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TUhjnbcbe - 2023/5/23 22:11:00

携带2公斤珍贵月壤的嫦娥五号,即将结束“太空之旅”,在内蒙古中部草原的四子王旗着陆场着陆!

据央视报道,日前,四子王旗着陆场系统已完成最后一次综合演练,各项准备工作就绪,全力迎接返回器平安回家。

嫦娥五号回家方式:打水漂

嫦娥五号回家的方式非常独特,具体来说就是嫦娥五号的返回器会先以高速进入地球大气层,然后借助大气层提供升力跳起来,之后再重新进入到地球大气层,返回地面,专业输入叫做:高速再入轨道技术。

太空中没有大气层,因此返回舱在返回时速度非常快,以至于在进入大气层时的速度接近第二宇宙速度,超高速度会使得返回舱与空气发生剧烈摩擦,甚至有燃烧殆尽的风险。

而“打水漂”的好处则可以使得返回器高速进入大气层时,会削减一些速度,使返回舱的速度降低到第一宇宙速度。尽管如此,返回器仍旧会与空气发生剧烈摩擦,使其表面温度最高达多℃,如果高温传入到返回舱内部,将会对嫦娥五号挖掘的月球岩石和土壤产生不利影响。

为此,嫦娥五号的工程师们特意设计了一个返回器,返回器的侧面有一个洞,洞里面有推力器,在大气层飞行时,返回器不仅会受到阻力,也会有一点点升力,凭借着这种方式,返回器才能成功实现半弹道跳跃方式返回。

最终,在距离地面较近时打开降落伞,按照预定的计划在内蒙古四子王旗着陆场预定地点进行着陆。

为什么选择四子王旗作为着陆点?

据了解,内蒙古四子王旗着陆场是我国神舟载人返回舱的主要着陆场,在此之前已经执行过多次任务。嫦娥五号之所以也选择这里着陆,是因为内蒙古四子王旗着陆场有其他地区不具备的优点。

首先是人口密度低,每平方公里人口不超过10人,这意味着很难砸到人;其次是场地开阔,防止返回器因为特殊地形而撞坏,而当地几乎没有大江大河,非常适宜着陆;第三,地势平缓,有利于增加搜寻工作人员的视野,能够从远处就能够看到返回舱的踪迹;第四,天气好,内蒙古四子王旗全年降雨稀少,晴朗天气较多,非常有利于返回舱的降落;第五,地表足够坚硬,返回器着陆之后不至于深陷地表之下。

嫦娥五号的多个“首次”

作为我国探月工程“绕、落、回”三步走中的收官之作,嫦娥五号有望实现我国航天史上多个“首次”。

嫦娥五号工作过程(来源:微博太空精酿)

首次月面自动采样与封装

作为此次任务的核心关键之一,月球表面自动采样封装是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。在这个阶段,嫦娥五号探测器将在月面选定区域着陆,并采集月壤,实现我国首次月面自动采样与封装。

为此,中国航天科技集团五院的设计师们为嫦娥五号精心设计了两种“挖土”模式:钻取和表取。当嫦娥五号着陆上升组合体顺利软着陆在月球表面后,就会开始为期两天的月面工作,采集约2千克月壤并密封封装,经月面起飞、月球轨道交会对接、月地转移与再入回收等过程将月球样品安全送回地球家园。

首次月面起飞上升

当嫦娥五号探测器完成月面工作后,就要踏上“回家”的旅程。回家第一步如果顺利迈出,将会突破我国航天史上另一个首次——月面起飞上升。嫦娥五号顺利完成月壤采样封装后,上升器就要准备月面点火起飞了。运载火箭在地球起飞是有一套完备发射塔架系统的。月面起飞就不一样了,由于月球表面环境复杂,这给着陆器起飞带来了很大难度。此外,嫦娥五号在月面起飞必须依靠自身力量实现起飞时的自主定位、定姿。

首次实现月球轨道交会对接

当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后,嫦娥五号一路飞奔而去。但仅依靠上升器是不可能实现返回地球的,它需要飞到月球轨道上与轨返组合体交会对接,把采集到的月壤转移到返回器。然而,在38万公里外的月球轨道上实施无人交会对接不仅在我国尚属首次,在人类航天史上也是第一次。

首次带月壤高速再入返回地球

当返回器带着月壤从38万公里远的月球风驰电掣般向地球飞来,这时它的飞行速度接近每秒11公里的第二宇宙速度,一般从近地轨道返回的航天器速度则大多为每秒8公里的第一宇宙速度。这每秒3公里的差距给航天器再入返回地球带来巨大难度,一旦速度过猛,返回器就会一头撞向地球。

因此,在这一过程中必须让返回器减速飞行。对此,科研人员创新提出了半弹道跳跃式再入返回技术方案,就像在太空打水漂一样,让返回器先是高速进入大气层初次减速,再借助大气层提供的升力跃出大气层,然后再入大气层二次减速,最后返回地面,确保嫦娥五号安全顺利降落。

嫦娥五号的国际

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