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        探月“征途” 逐夢星辰

        2023-04-12 00:28:34崔鑫錢航
        知識就是力量 2023年4期

        崔鑫 錢航

        嫦娥五號的整體結(jié)構(gòu)就像一串糖葫蘆,從上往下依次是上升器、著陸器、返回器和軌道器,重達(dá)8.2噸,整體高度約7.2米,相當(dāng)于兩層樓高。

        2020年11月28日嫦娥五號在完成兩次軌道修正后,正式進入環(huán)月軌道飛行,此后會進行一系列堪比體操世界冠軍的高難度飛行動作。

        整體過程可分為:由中國新一代大型運載火箭長征五號“胖五”來發(fā)射;然后軌道器和返回器組合體繞月飛行,分離出的著陸器和上升器組合體在月面降落;著陸器用所搭載的采樣裝置在月面采樣后,裝入上升器所攜帶的容器里;隨后上升器從月面起飛,與軌道器、返回器組成的組合體進行交會對接,把采集的樣品轉(zhuǎn)移到返回器后分離;軌道器、返回器組合體飛向地球,在距離地面幾千千米時分離,最后返回器回到地球。

        半彈道跳躍式示意圖(繪圖/ 周游)

        此次任務(wù)實現(xiàn)了中國開展航天活動以來的4個“首次”:首次在月球表面自動采樣,首次從月面起飛,首次在38萬千米外的月球軌道上進行無人交會對接,首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

        在嫦娥五號之前發(fā)射的嫦娥系列探測器“購買”的都是“單程票”,它們或是在完成任務(wù)后完全脫離月球的引力飛向更加遙遠(yuǎn)的星際空間,或是永遠(yuǎn)留在了月球上,而嫦娥五號的返回器卻最終安全地返回了地球。

        以往中國衛(wèi)星再入返回,都是在第一宇宙速度(7.9千米/秒)之下進行的。如果以第二宇宙速度(11.2 千米/ 秒)直接進入大氣層,這時返回器會因與大氣劇烈摩擦程度加大,表面溫度也更高, 可能會對嫦娥五號的返回器產(chǎn)生巨大風(fēng)險。因此必須要對返回器減速。

        為解決這個難題,科技人員設(shè)計了半彈道跳躍式返回辦法,相當(dāng)于在太空“打水漂”。這個過程中,返回器先進入大氣層一定“深度”,并進行一定距離的滑行,再調(diào)整返回器姿態(tài),使其再次升高,隨著返回器的升高,其速度會在地球引力的作用下進一步降低,在降到第一宇宙速度以下時,返回器再次開始下落。整個“打水漂”過程都是在地面的精確操控下完成的,嫦娥五號返回器最終沿著預(yù)先規(guī)劃好的路線,成功到達(dá)降落地點。

        月球探測是中國由航天大國向航天強國邁進的標(biāo)志性和帶動性工程。在未來,嫦娥六號將進行月背采樣返回,嫦娥七號將勘查月球南極,嫦娥八號發(fā)射后將與嫦娥七號組成月球科研站的基本型……嫦娥家族新成員將以何種新“姿態(tài)”沖出大氣層,遠(yuǎn)征月球呢?讓我們一起拭目以待吧!

        (責(zé)任編輯 / 張麗靜 美術(shù)編輯 / 周游)

        在月面著陸后,嫦娥五號的著陸器就開始了為期2 天的月面工作,但實際采集樣品時間只有19個小時。整個采集過程中,最關(guān)鍵的操作是對月壤的自動采樣和封裝。能帶回多少樣品,能否保持樣品無污染、高質(zhì)量,全在此一舉。

        國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)月球新礦物并命名為“嫦娥石”

        月面采樣面臨諸多的困難,不僅要考慮當(dāng)時的測控、光照條件、電源、熱控等各種約束,而且著陸后著陸器是不能移動的,鉆取采樣裝置正下方的地面是松軟的土壤還是堅硬的巖石,在著陸前一切都是未知數(shù)。

        航天設(shè)計師們設(shè)計了兩種“挖土”模式:鉆取和表取。鉆取是利用鉆頭鉆進月表2 米深處,采集深層樣品;表取是在降落點附近月球表面多點采樣,采集月表樣品。

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