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编辑|侃侃君
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中国航天史里程碑,“嫦娥五号”登月工程,究竟有多难?
年我国正式开展月球探测工程,并使用了中国传统神话中的嫦娥为名,三年后“嫦娥一号”成功发射升空,经历了二号,三号,四号陆续升空,到现在“嫦娥五号”再次出发。
不同于前面四次的单程飞行,这次除了完成必要的科研任务外“嫦娥五号”还将从月球上拿点东西,挖2千克土回来,这是中国航天迄今为止最复杂、难度最大的任务之一,但也代表了中国最先进的航天技术,距离上一次人类从月球上带东西回来已经过去了四十多年了。
要知道,在上个世纪美苏就已经做出了登月取样并且返回的壮举了,美国更是成功实现了人类首次载人登月飞行和人对月球的实地考察。那为什么我国这次对月球下手却更有挑战性?
在上个世纪60到70年代探月,可以说进入了白热化的状态,美苏同时发力在短短几年内发生了多个月球探测器。年,阿波罗十一号载人飞船顺利升空,这是人类第一次登月任务,宇航员阿姆斯特朗成为登月第一人,美国一共开展了六次阿波罗任务共带回.7千克月球样本。相比之下,苏联进行的无人月球开采任务只有三次,总共带回了颗月球样本。
年,苏联的第一个月球探测计划,“月球计划”的第31颗无人月球探测器“月球16号”成功发射,它是人类第一个实现在月球上自动取样并送回地球的探测器。而此时,我国开采的月球样本是2千克,一旦开采成功,我们会成为继美国之后开采月球样本最多的国家,成功跻身世界TOP。
尽管我们的起步很晚,但一步一步稳扎稳打,也走出了我们自己的节奏。在载人航天告一段落后,年嫦娥一号拉开了中国探月工程的序幕。中国的探月工程分为绕、落、回三个阶段:
第一个阶段:绕
绕指的就是在月球轨道上观察一圈,对于月球的表面环境、地貌、地形等方面进行探“嫦娥一号”顺利搞定,后来的“嫦娥一号”又带着高分辨率的相机再次绕了一圈拍了很多照片,目的就是给“嫦娥三号”选一个平稳的着陆点。
第二阶段:落
年到了第二个阶段“嫦娥三号”带着玉兔直接落地,这是中国第一辆月球车成功代表中国人第一次在月球上拍了照片并传了回来。“嫦娥四号”是三号的备用星本来不准备发射的,可还是携带着“玉兔二号”去了。于是中国有了世界上第一个在月球背面软着陆的航天器。
因为潮汐锁定的原因,月球从来都是以正面面对地球,所以我们从来没有观测到它的背面。月初二号拍到了世界上第一张近距离的月背照片再来个月球,背面信号传输就不方便了。
在嫦娥四号发射的六个月前,我们就先发射了一颗名叫“鹊桥”的中继卫星作为地月通讯和数据中转站,在“鹊桥”的帮助下用来帮助“玉兔”降落的着陆器给“玉兔”留下了照片上面的五星红旗清晰可见。
第三阶段:回
到了最后一个阶段回,也就是“嫦娥五号”围绕月球采样返回的主要目标了,苏联的“月球16号”也实现了在月球自动取样并返回地球。
在“月球16号”的质量重约5.8吨,由下降级以上升级组成,整个返回过程是这样:在完成月球采样后上升级发动机点火升空与下降即脱离开始返回地球,最后分离出返回舱在进入大气层,带着月亮标本返回地面。
而“嫦娥五号”不同,它的质量达到8.2吨在构造方面也比“月球16号”更复杂,由上升器、着陆器、返回器和轨道器组成。在经历地月转移近月自动环月飞行和着陆器上升器的组合体将与轨道器返回器的组合体分离,择机在月球进行软着陆开展月面自动采样等工作。
然后上升器携带月壤采集标本离开月球与轨道器返回器的组合体会合,将月壤传递给返回器后上升器被抛弃,轨道器将携带返回器返回地球轨道然后结束使命。返回器将独自返回地球怀抱,这样珍贵样品的返回器将怎么返回呢?
科研人员为它设计了一个打水漂的返回方式,返回器首先会以第二宇宙速度11.2千米每秒冲向地球,在进入地球大气后很快又跳出来,然后再次进入大气层,一进一出之间就顺利实现了减速。
像神舟飞船返回舱一样,以第一宇宙速度降落,打开降落伞,最后平稳安全地落在内蒙古四子王旗着陆场预定地点。从这一过程来看,“嫦娥五号”的所有过程全部都需要自动化完成,其中任何一环出了问题都会对任务造成毁灭性的影响。
正因如此,“嫦娥五号”成为了我国迄今为止最为复杂的航天任务,而在“嫦娥五号”任务顺利完成后,下一个十年就是中国的载人登月了,这次任务可以看作是十年后中国载人登月的一次预演。
除了我国美国的NASA也启动了重返月球计划,最快在年再次进行载人登月,可以预见人类之间的竞争已经从地球到了月球,未来更是回到火星或者更遥远的外太空上,但可以肯定的是这里面一定会有中国的名字。