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我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号

admin2020-11-2436

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第1张

腾讯太空 文/乔辉

据央视新闻报道,2020年11月24日破晓4点30分,我国长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空,搭载的是我国嫦娥五号月球探测器。

这是首次执行月球采样返回义务,也是迄今为止我国执行的最为庞大的航天义务。

据悉,本次航天义务共有11个重大航行阶段,23次重大轨道控制,6次重大星散控制等庞大环节,另有航天器月面下降、月面腾飞以及月球轨道上“无人交会对接”等高风险环节。整个采样返回历程需要连续长达23天,发射腾飞只是万里长征第一步。

一、为什么必须用长征五号火箭执行本次义务?

长征五号火箭(俗称“胖五”)是我国现在运载能力最强的火箭,近地轨道的运载能力达25吨,地火转移轨道的运载能力为6吨,地月转移轨道的运载能力为8.2吨。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第2张图注:长征五号遥五运载火箭垂直转运

此前,长征三号甲火箭、长征三号丙火箭以及长征三号乙火箭负担了发射我国月球探测器的义务,相继发射了嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号和嫦娥四号四个月球探测器,完成了对月球的围绕探测、着陆探测和巡视探测。

然则,执行本次嫦娥五号的发射义务,非长征五号莫属。这是为什么呢?

从原理上讲,接纳多大运载能力的火箭发射探测器取决于两个因素:一是看探测器有多重,二是看探测器要飞往那里。我们来详细看一下嫦娥五号的情形:本次嫦娥五号探测器整体重约8.2吨,目的地是38万公里之外的月球,我国现在运载能力最强的长征五号火箭恰好能够满足要求,因此必须用长征五号火箭发射。

2020年7月23日,长征五号运载火箭还乐成发射了“天问一号”火星探测器,现在正前往火星的旅途中。

二、嫦娥五号与以往的中国探月义务有什么差别?

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第3张图注:中国月球探测工程的标识。

中国探月工程是我国启动的第一个探月工程,于2004年1月23日正式启动,分为绕、落、回三部曲。

1、“绕”就是发射月球卫星,嫦娥一号和嫦娥二号已经实现;

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第4张图注:嫦娥一号的航行轨道(左),嫦娥二号的航行轨道(右)。

2、“落”就是在月球外面软着陆,嫦娥三号已实现在月球的正面软着陆,“嫦娥四号”也已实现在月球后头软着陆,并在月球后头开展科学探测事情,在全球尚属首次。虽然嫦娥四号是嫦娥三号的备份星,但却取得了多方面的创新。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第5张图注:月面上的嫦娥四号着陆器。

3、“回”就是从月球外面采样返回地球,就是本次嫦娥五号执行的义务,设计把2千克的月壤样品带回地球。

值得一提的是,厥后,我国又拓展了“月球科研站”义务。该义务是由后续的“嫦娥六号”、“嫦娥七号”和“嫦娥八号”完成。设计在月球南极区域着陆并开展更为庞大的科学研究。

三、美国和前苏联曾经采回过若干月球样品?

我们知道,到现在为止,乐成从月球带回样品的国家只有两个:美国和前苏联。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第6张图注:阿波罗15号宇航员采回的月岩。

其中,美国上世纪60、70年代通过阿波罗设计中的6次载人登月,从月球总共取回381千克月壤和月岩样品。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第7张图注:阿波罗17号宇航员网络的月壤。

而前苏联上世纪70年代通过月球16号、月球20号和月球24号三个无人探测器取回月壤样品总共330克。

从1976年前苏联月球20号探测器最后一次月球采样返回算起,人类已经44年没有获得月球样品了。

四、嫦娥五号探测器什么样子?

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第8张

嫦娥五号探测器由四大部门组成:轨道器、着陆器、上升器和返回器。

轨道器是指月球轨道器,在嫦娥五号进入月球轨道后,轨道器先驻留在轨道上,守候后续搭载返回器重返地球之用。

着陆器安装有反推火箭,执行月面软着陆,并自动举行月面采样、样品封装等操作。

上升器以着陆器作为发射架,从月面动力腾飞,携带月壤样品飞入月球轨道,并把月壤转移到返回器。

返回器是最终搭载月壤样品返回地球的结构部门,蒙受高速进入地球大气层时的高温顺打击,珍爱样品不受影响。

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我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第9张图注:嫦娥五号在地面上举行测试的情景。

五、嫦娥五号探测器要履历哪些险关?

文章开头我们提到,本次航天义务共有11个重大航行阶段,23次重大轨道控制,6次重大星散控制等庞大环节,另有航天器月面下降、月面腾飞以及月球轨道上“无人交会对接”等高风险环节。在不谈技术性细节的情形下,我们主要看这5个要害点就够了。

1、火箭发射:即便到了21世纪的今天,火箭发射仍然有对照大的不确定性。2017年,我国长征五号遥二运载火箭曾经泛起过故障,未能把有效载荷送入轨道。喜悦的是,2019年发射的长五遥三运载火箭和2020年发射的长五遥四运载火箭都完善乐成。

2、探测器落月阶段:我们知道,此前,嫦娥三号和嫦娥四号月球探测器划分实现了月球正面和月球后头的软着陆,实现月面软着陆的要害是动力下降阶段。由于月球上没有空气,探测器要想在月球软着陆,必须使用反推火箭徐徐下降,并战战兢兢地选择对照平展的着陆地址,防止“翻车”事故,这也是一个高风险的要害环节。2019年,以色列月球着陆器和印度月球着陆器相继在月球外面坠毁。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第10张图注:嫦娥五号下降月面的情形(艺术图)。

3、月面腾飞阶段:当嫦娥五号从月球外面获得了足够的样品,上升器就以着陆器为发射架,携带样品从月面焚烧升空,然后加速到月球的第一宇宙速率进入绕月轨道,准备与守候在月轨上的轨道器对接。虽然月面的引力只有地面的六分之一,然则在38万公里之外的月球上腾飞照样难度挺大的,而且这照样我们的首次实验,存在很大的不确定性。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第11张图注:嫦娥五号上升器携带月壤样本上升情形(艺术图)。

4、月球轨道交汇对接:当携带者样品的上升器进入月球轨道,然后要与守候在那里的轨道器举行对接,把样品转移到轨道器和返回器组合体中。地球轨道上航天器的交汇对接我们玩的很熟练,但月球轨道上的交汇对接我们照样第一次,另有许多要试探的技术细节。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第12张图注:嫦娥五号的上升器和轨道器正准备月轨交会对接的情形(艺术图)。

5、返回地球:轨道器启动火箭,搭载返回器脱离月球引力直奔地球,靠近地球的时刻,返回器与轨道器星散。我们知道,航天器从38万公里之外的月球飞往地球的历程中,相当于从38万公里的高度“掉”向地球,来到地球四周的时刻,其速率靠近地球的第二宇宙速率(11.2公里每秒)!返回器以这样高的速率进入大气层,一不小心,就有可能像流星一样化为青烟。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第13张图注:2014年11月01日,“嫦娥五号再入返回航行试验器”在内蒙古四子王旗预定区域顺遂着陆。

幸亏我们2015年就举行了“嫦娥五号再入返回航行试验器”,提前乐成举行了高速返回测试,为确保本次嫦娥五号义务顺遂实行和探月工程连续推进奠基了坚实基础。

六、嫦娥五号义务将缔造我国哪些首次?

通过文章以上部门,我们可以看出,嫦娥五号义务将缔造我国数个首次,包罗:

七、月球样品有什么科研价值?

2005年,本文作者还在大学时代就有幸聆听过欧阳自远院士的科普讲座,欧阳自远院士是我国探月工程首席科学家。

那时他回忆说,1978年5月28日,美国派出总统国家安全事务照料布热津斯基接见中国,并带来了卡特总统向中国赠予的礼物:质量仅1克的月岩样品。月岩样品放在一块有机玻璃内,看上去有指甲盖般巨细。这份样品被一分为二:一半珍藏在北京天文馆让民众观光;另外一半用于研究,研究人员竟然揭晓了十多篇主要论文。

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第14张图注:1978年,美国赠予我国的月岩样品。现珍藏于北京天文馆。

据报道,本次嫦娥五号采样的地址位于月球“风暴洋”北部吕姆克山脉四周,这个地方其他国家从未到访过,该地存在约莫13亿至20亿年前的玄武岩,获得这些年轻玄武岩的同位素岁数,将有助于推进对月球火山流动和演化历史的熟悉。

此前对美、前苏获取月壤样品的研究解释,月球上的火山流动在35亿年前到达巅峰,然后削弱并住手。但对月球外面的观察发现,某些区域可能含有最近10至20亿年前才形成的火山熔岩,这与嫦娥五号着陆区域的岁数相仿。

若是嫦娥五号采回的样品能够证实这段时间月球仍在流动,将改写月球的历史。

八、人类探月极简史

1959年至1976年,前苏联曾60多次向月球发射探测器,缔造了多项世界第一,包罗第一次拍摄到月球后头,以及三次采集月岩返回地球。

停止2019年底,美国向月球发射的探测器和载人航天器也已超60多次。中国4次,日本2次,欧洲1次,印度2次,以色列1次。其中对照乐成的包罗:

1961年至1968年,美国“徘徊者”系列航行器,“月球轨道”系列航行器以及“勘察者”系列月球着陆器,为后续阿波罗登月设计铺平了门路;

1969年至1972年,美国实行阿波罗设计,共6次登月乐成,把12名宇航员送上过月球;

我国“嫦娥五号”月球探测器发射升空,一文解决你心中所有的问号 第15张图注:1969年,登月宇航员奥尔德林站在月面上,从头盔的反光中可见另一位宇航员,正是登月第一人阿姆斯特朗。

1994年至1999年时代,美国“克莱门汀”和“月球探勘者”的数据解释,月球南北极区域可能存在着水冰;

2003年9月27日,欧空局的“智慧一号”探测器发射升空,这是欧空局第一个飞向月球的探测器,完成科学义务后,于2006年9月3日自动撞击月球外面;

2007年至2008年,日本“月亮女神”,以及“嫦娥一号”乐成进入月球轨道,随后印度“月船1号”相继进入月球轨道;

2009年6月18日,美国的“月球勘察轨道航行器”和“月球环形山观察与遥感卫星”同时发射;

2010年10月1日搭载着“嫦娥二号”卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中央焚烧发射;

2011年9月10日,美国发射了“圣杯号”,这项义务旨在正确探测并绘制月球的重力场图以判断月球内部组织;

2013年9月6日,美国发射“月球大气与粉尘环境探测器”,用于探测月球大气层的散逸层和周围的灰尘,该探测器于2014年4月18日撞向月球后头而结束义务;

2013年12月14日,嫦娥三号乐成软着陆于月球雨海西北部,成为继1976年“月球24号”后首个在月球外面软着陆的探测器,也是世界上第三个实现在月面着陆的国家;

2014年10月23日,“嫦娥五号再入返回航行试验器”发射升空,为本次“嫦娥五号”探测器以第二宇宙速率再入大气层提供试验验证。2014年11月01日,返回器在内蒙古四子王旗预定区域顺遂着陆,我国探月工程三期再入返回航行试验获得圆满乐成。

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