嫦娥五号月球上去“挖土”,了解任务过程,你就知道它有多难
“长五”送“嫦五”,月球上去“挖土”,若成功将会有2公斤的月壤月岩返回地球,助力科学家研究月球的历史。
基本信息
2004年中国正式开展月球探测工作,并命名为“嫦娥工程”,整个探月任务分为三个大阶段:无人探月、载人登月以及建立月球基地。
而第一个大阶段还分为“绕、落、回”三步走战略,嫦娥一号、二号完成了月球表面三维图形绘制以及绕月工作,嫦娥三号、四号实落月并且开展巡视工作,而嫦娥五号的任务就是“回”,希望从月球上采集2公斤的月球样本,并且安全返回地球。
可以说”嫦娥五号”的发射预示着三步走战略最后一步“回”的开始。
人类月球“挖土”历史
要知道月球上“挖土”嫦娥五号并非人类首次,在上个世纪二战结束后美国和前苏联进入冷战时期,在多个领域都展开了前所未有的竞争,这是一种畸形的竞争,目的甚至不完全是为了科学探测,而是彰显名声。
上个世纪六十年代末到七十年代初,美国完成了阿波罗载人登月计划,从阿波罗11号-17号(除13号)共6次把12名宇航员送上了月球表面。并且在月球上带回了381.7公斤的月壤和月岩样本。
前苏联自然不甘落后,但奈何没有大推力运载火箭的支持(美国的是土星五号,由二战后接收的德国火箭专家研制),始终无法实现载人登月。那就只好退而求其次,发射无人探测器去月球上采集样本返回地球。前苏联的月球16号、20号、24号共从月球上带回330克的月球样本。这些就是目前为止,人类从月球那里直接获得的所有样本。
嫦娥五号“挖土”返回发球的过程
我们都知道地球上发射火箭都必须要有发射基地,例如我国就有五个火箭发射基地。那么月球上没有人类建造的发射基地,探测器如何实现起飞返回地球?
其实嫦娥五号的返回过程和上个世纪阿波罗载人登月以及前苏联的月球采集样本返回地球大体上相同,都必须要分成几个模块来进行。
太空中飞行状态“速度和方向”的改变都必须要有能量的输入,基本就是火箭的动力。长征五号遥五运载火箭会带着嫦娥五号进入绕地轨道、地月转移轨道、绕月轨道,最后的工作要由嫦娥五号自己完成。
嫦娥五号分为三大模块:轨道器、返回器、着陆器,其中着陆器还可以继续分为下降级和上升级。
首先是着陆器和轨道器、返回器分离准备着陆,这个过程中下降级的动力系统起主要作用,控制着嫦娥五号在月球正面最大的月海“风暴洋”北部吕姆克山脉浮紧着陆,此后进行钻月取样本大约2公斤左右。
此后这些月球样本打包封装送入着陆器的上升级,准备妥当后,上升级点火在月球表面上直接起飞,这个时候下降级充当了火箭发射架。上升级带着月球样本去绕月轨道上,和正等在那里的轨道器交会对接,整个过程无人控制,这是难点之一。
对接交会完成后需要把月球样本转移至返回舱,此后上升级会脱离轨道器,在绕月轨道上继续运行,未来会直接坠入月球表面。
完成了月球样本的交接过程,轨道器点火带着返回器踏上回家之路,在进入绕地轨道后轨道器会脱离,返回器带着月球样本高速进入地球大气层,最终会安全着陆在地球表面,任务至此完成!
整个过程从采样到返回都是在38万公里之外自主完成的,难度非常之大,上个世纪前苏联采集样本就没有跟轨道器对接的过程(技术达不到),只能直接从月球起飞到返回地球,因此需要消耗更多的燃料,就无法携带更多的月球样本。
总结
未来中国如果进行载人登月任务,过程与嫦娥五号月球取样本基本类似,只不过各种求生系统再加上人的重量,需要的燃料就要跟多,空间更大,火箭的运载能力也要持续提升。
嫦娥五号任务被称为迄今为止中国最复杂的太空探测任务之一毫不夸张,如果可以成功实现,对于中国航空航天的发展至关重要。#嫦娥五号为何是我国最复杂的航天任务#