5年前の今日、嫦娥4号は月の裏側まで飛行しました！戦争に行く「縁起の良い日」はどのように選ばれたのでしょうか？

2018年12月8日の早朝、大きな轟音とともに、西昌衛星発射センターの暗闇が一筋の明るい光線によって引き裂かれた。すると、明るい光が美しい放物線を描いて空へと飛んでいきました。

その夜、我が国は長征3号Bロケットを使用して嫦娥4号探査機の打ち上げに成功しました。この重要な歴史的瞬間は2:23で止まりました。

嫦娥4号探査機は長征3号Bロケットによって無事に打ち上げられた。

結婚式には縁起の良い日が必要であるのと同様に、嫦娥4号の打ち上げ日も特別なものである。打ち上げ時間は、技術者が慎重に選定した上で決定されます。

2日間で4回6分以内の縁起の良い日はどのように決まるのでしょうか？

すべてのロケット打ち上げには、打ち上げに適した時間範囲があります。この範囲は、宇宙船自体の要件とさまざまな外部制約（軌道要件など）に基づいて総合的な分析と計算を行った後に決定されます。範囲のサイズは、起動ウィンドウの幅とも呼ばれます。ウィンドウの幅は広くすることも狭くすることもできます。広いものは数時間、あるいは数日で測定できる一方、狭いものは数十秒、あるいはゼロになることもあります。

通常の打ち上げと比較すると、月探査の打ち上げウィンドウの選択ははるかに複雑で困難です。 「嫦娥4号の月探査ミッションの打ち上げ時期を選択する際、宇宙船と太陽、地球（地上地点と低軌道を含む）、月（着陸地点を含む）の相対関係が月の裏側に着陸するための要件を満たしていることを確認するなど、多くの制約を考慮する必要があった」と中国航空宇宙科学技術集団第一研究院長タン・イー長征3号Aシリーズモデル室副室長は述べた。

まず、月軌道は近地点の経度と飛行時間を調整して着陸地点の上空を通過し、嫦娥4号が月面に着陸できる条件を整える必要がある。第二に、月面飛行中、探査機の太陽電池パネルが太陽にさらされることを考慮する必要がある。宇宙船へのエネルギー供給を確保するには、太陽光の入射方向と太陽電池パネルの間の角度を一定の範囲内に保つ必要があります。最後に、月面飛行と着陸の間、宇宙船は継続的に測定と制御を行い、地球との接触を維持できる必要があります。

「多くの制約の影響は同じではなく、平等です。いくつかの制約は月面打ち上げウィンドウを決定しますが、いくつかの制約は毎日の打ち上げウィンドウを決定します。打ち上げウィンドウは、これらの制約の影響下で形成される打ち上げ機会の交差点です。『嫦娥4号』は月の裏側に着陸し、さまざまな制約関係がより複雑であるため、打ち上げウィンドウはわずか数分です。」秦毅は言った。

嫦娥4号の月面着陸の模式図

技術者たちは多くの計算を行った後、嫦娥4号の打ち上げ時期を4つ決定した。打ち上げ時期は4つあるが、それらは2日間連続して配分され、1日あたり2回の打ち上げ時期があり、各時期の間隔は46分となっている。各日のウィンドウの有効幅はそれぞれ 2 分と 1 分です。

つまり、嫦娥4号の打ち上げ時間は合計でわずか6分ということになる。

嫦娥4号が「打ち上げの自由」を獲得し、時間通りに打ち上げられることをどのように保証するのか？

嫦娥4号の打ち上げ可能期間が狭いため、打ち上げロケットの適応性に前例のない課題が生じている。ロケットが必要な打ち上げ時間内に予定通りに打ち上げられるよう、開発チームは軌道設計と製品の信頼性の向上に取り組んできました。

「一方では、マルチウィンドウとナローウィンドウの制約に適応する軌道設計技術を使用します。他方では、ロケットの主要サブシステムと重要な単一機械の信頼性設計と冗長性の改善を採用し、ナローウィンドウの打ち上げ制約が満たされるようにします。」長征3号Bロケットの最高指揮官である金志強氏はこう語った。

同時に、液体燃料を使用する打ち上げロケットであるため、何らかの理由で打ち上げのタイミングを逃すと、推進剤を放出して再度打ち上げを計画することしかできません。その結果、打ち上げミッションは大幅に遅れ、プロジェクト全体に回復不能な損失をもたらすことになります。

嫦娥4号の予定通りの打ち上げを確実にし、2日間で4つのウィンドウの打ち上げ要件を満たすために、ロケット制御システムは「狭いウィンドウの打ち上げ+マルチウィンドウの切り替え」技術を採用しました。 「簡単に言えば、さまざまな飛行ソフトウェアパラメータの『オンラインバインディング』を通じて、1日以内にさまざまな飛行シーケンスの切り替えを実現し、マルチウィンドウ打ち上げのミッション要件に適応できるのです」と秦怡氏は語った。

制御システムの飛行ソフトウェアパラメータはオンラインでバインドされており、変更されたソフトウェアは、打ち上げ前にシリアルポートを介して搭載コンピュータに直接アップロードできます。飛行ソフトウェアはマルチウィンドウステータス切り替え技術を採用し、地上試験、発射、制御システムとの連携により、1日で2セットの飛行シーケンスの切り替えを実現します。

さらに、長征3号Bロケットの全体開発チームは、極低温燃料を充填した後、ロケットを24時間停止させて翌日の打ち上げ時間帯に入るという技術的解決策も提案し、ロケットの適応性が大幅に向上した。