五问“嫦五”,怎样去月球挖把土?

今日新鲜事商业头条网 商业头条 2020-12-02 11:04:33 0

11月24日,中国嫦娥五号探测器从海南文昌发射场发射,开始了探月之旅。这次嫦娥将第一次回家,从月球带回2公斤月球土壤。“嫦娥五号”任务是中国探月工程的第六次任务,也是迄今为止中国航天领域最复杂、最困难的任务之一。自从1976年苏联的“月球24号”任务以来,世界上没有任何探测器从月球上带回样本。嫦娥五号带回的样品将有助于深化对月球起源和演化历史的科学研究。


问:嫦娥五号上月球是为了什么?


嫦娥五号将经历11个阶段和20多天的任务,收集大约2公斤的月球样本并返回地球。


作为中国探月工程“盘旋、坠落、返回”三步曲中的最后一战,中国航天科技集团公司研制的嫦娥五号,有望实现中国航天史上:四次“首个”月球表面自动采样,首次月球表面起飞与上升,首次月球轨道交会对接,首次月球土壤高速再入返回地球。


设计师为嫦娥五号设计了两种“挖”模式,钻孔和取面。在嫦娥五号上着陆后,将进行为期2天的月球表面工作,通过深钻、浅钻、“铲”、“挖”、“夹土”等多种方法收集并密封月球土壤约2公斤。嫦娥五号搭载了钻孔取样装置、表面取样装置、表面初级包装装置、密封包装装置等科技“神器”。此外,嫦娥五号探测器还将进行着陆区野外调查分析、着陆区地形地貌探测和地质背景调查、获取月球样品相关的野外分析数据、建立野外探测数据与实验室分析数据之间的联系等一系列科学探索。


第二个问题:嫦娥五号是谁送上月球的?


搭载嫦娥五号登月的航天飞机就是今年7月搭载田文一号登月的——长征五号运载火箭。这也是长征五号的第二次应用任务。


这次探月任务需要实现月球采样返回,探测器总重量为8.2 naps。我国现有的运载火箭中,只有长征五号能够将其送入地月转移轨道。深空探测的有效载荷比较重,比如田文一号探测器是5吨,只有长征五号有能力把5吨的有效载荷送入地球火转移轨道。


地月转移轨道是一个大椭圆轨道,近地点200 km,远地点41万km。长征五号将把嫦娥五号直接送入地月转移轨道,探测器本身不加速。探测器与火箭分离后,沿大椭圆轨道飞行,可到达近月点附近。在近月点附近减速后,进入绕月轨道。“十四五”期间,长征五号系列火箭将进行我国载人空间站的建设,计划在未来2-3年内用长征五号乙火箭完成载人空间站的主体建设。长征五号火箭还将在深空探测和星际探索中发挥重要作用。无论是行星探测还是小行星探测,长征五号强大的运载能力都是实现目标的重要支撑,不仅让探测器携带了更多的科学探测设备,而且在轨道设计上也有了更多的选择。


三问:如何在月球上“挖地球”?作为这项任务的核心关键之一,月球表面的自动采样和包装是最引人注目的环节。


航天科工集团第五研究院的设计人员,结合表面钻孔和多点取样,设计了:钻孔和取表两种“挖”模式。当着陆上升组合顺利着陆在月球表面时,嫦娥五号开始了为期两天的登月工作。随身钻孔取样装置、表面取样装置、表面初级包装装置和密封包装装置等。通过科学分工和精确配合,采用深钻、浅钻、“铲土”、“挖土”、“夹土”等多种方法。收集约2公斤月球土壤,密封后带回地球。


这次嫦娥五号可以钻入月球表面2米深处采集月球


嫦娥五号并没有完全降落在月球上。嫦娥五号的四个装置到达月球轨道后,分成两部分:着陆器和升降器组合着陆,轨道器和返回器组合绕月球飞行。取样完成后,上升器点火起飞,与轨道器和返回器组件对接,样品被转移到返回器。轨道飞行器和返回者一起飞回地球,最后在地球上空再次解体,返回者带着样本单独返回。


所有操作几乎都是第一次尝试,有科幻感的场景是上升装置在月球表面点火起飞。这是我们的飞船第一次从另一个星球起飞。在地球上发射运载火箭,需要一个完整的发射塔系统。精确测量点火起飞位置,反复计算飞行轨道。登月起飞不一样。没有发射塔,着陆器就相当于升降舵的发射塔。但月球表面环境复杂,着陆器可能不处于稳定状态,但可能会掉在斜坡上或月球表面不平整,给起飞带来很大困难。


另外要克服地球和月球的环境差异,发动机羽流分流的空间有限。在月球表面起飞时,地面人员不可能像运载火箭一样在地面发射前完成测量和确认,需要依靠航天器的“自力更生”来实现起飞时的自主定位和姿态确定。为了保证立管能够顺利起飞和上升,航天科工集团第五研究院嫦娥研制组进行了大量的试验和验证,护送嫦娥五号迈出了回家的第一步。


五问:和前四个嫦娥有什么区别?


首先承担不同的使命。嫦娥五号将完成探月工程的最后一步,这将促进中国深空探测领域的科技进步,促进中国空间科技的跨越式发展。任务目标也不同。嫦娥五号任务的目的是实现月球表面的自动采样和返回,并对月球样品进行地面分析和研究。


任务期间,嫦娥五号探测器将围绕实现三大工程目标,突破一系列关键技术,提高我国航天技术水平,实现首次地外物体自动采样和返回,推动我国科技的重大飞跃。此外,还要为载人登月和深空探测奠定一定的人才、技术和物质基础。


几个嫦娥探测器目的地不同。嫦娥一号绕月飞行后,按照预定计划撞上月球,死在月球表面。嫦娥二号在完成探月任务后,通过了图图蒂斯小行星,实现了小行星在中国的快速探测,然后进一步飞入深空,成为中国第一颗行星际探测器。嫦娥三号和嫦娥四号将永远留在月球的前后。嫦娥五号分为四个部分,分别留在月球表面、月球轨道、地球和月球之间并返回地球。


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