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把月壤带回地球到底有多难?

(来源:网站编辑 2020-12-05 16:06)
文章正文

天津北方网讯:把大象装进冰箱需要几步?

三步。冰箱门打开,把大象放进去,再把冰箱门关上。

这么看来,把月壤带回地球好像也不难。探测器飞到月球,把月壤装上,再飞回来呗。

实则不然,今天我们继续有请天津市科普大使、中国空间技术研究院、天津管委会主任那鑫老师从科学的角度来为我们分析一下具体的技术动作有多难。

嫦娥5号它有多重?

8.2吨。

这是个什么概念呢?

8.2吨的航天器,就相当于五辆汽车。比如大众迈腾,一辆车大概1.5吨重,8.2吨就是五辆汽车上面再坐四个成年人,从地球发射到天上去之后,走38万公里到月球上,在月球上采两公斤的月球土壤,然后再从38万公里外,走一个曲线飞回到地球上。

整个过程多少公里呢?

将近80万公里。所以整个任务过程需要十几天才能完成。

为了便于大家理解,我们就把这个过程分成几个阶段。

首先我们把嫦娥五号工程的任务组成分成四个部分,分别给它们编个号:轨道器设定为1号;返回器为2号;着陆器为3号;上升器为4号。它是由轨道器、返回器、着陆器和上升器,这四个部分组成的。

那么它是怎么飞行和运作的呢?

首先是用超级大运载火箭——长征五号,把8.2吨的嫦娥紧紧包在它里边,然后在发射场进行发射。

发射场在哪?

在海南文昌的山上。

那给它发射到多高呢?

发射到大概五六百公里的地月转移轨道、地球和月球转移轨道。

这时高速发射速度有多少呢?

快到每秒钟要达到11.2公里。比如你从天津市里到塘沽,就按40公里算,如果你坐上这个飞行器,坐上后大概数4个数:1、2、3、4,4秒就从市里到塘沽了。

飞行器速度达到11.2公里以后,它就脱离了地球的引力,于是就飞向月球了。

达到600公里之后,首先长征五号和整个月球探测器就分离了,长征火箭就完成了它的历史使命。那么轨道器、返回器、着陆器和上升器,这哥四个就一起向月球飞去了。

要飞多长时间呢?

在每秒钟飞11.2公里的情况下,还得飞4天半,才能到达月球的上空。

在地月转移轨道,我们刚才说第1个阶段,他就是发射入轨,这就是第一阶段开启探源治理。

第二阶段到转移轨道的时候,嫦娥五号探测器和火箭就分离了。分离后它的能源从哪来呢?

分离后它就展开了太阳翼,太阳就照在太阳翼上,给它提供源源不断的能量,然后它就向着38公里以外的月球飞。

它要是中间飞别的地方怎么办?

所以中间要经过多次轨道修正。4天半以后,飞到了环月轨道上。

它要经过两次制动,两次减速后,以合适的速度飞到环月轨道,然后被月球捕获,变成一个月球小卫星。

最终进入到轨道距离多少?

距离月球表面200公里左右。从制动到200公里到捕获,整个制动时间要耗时一天左右,这是第三个阶段,叫近月制动。

第四个阶段就要进行环月飞行了。

在这个过程中,它一直是围着月球转的。刚才说的四个兄弟中的1号兄弟和2号兄弟,需要留在月球的轨道上继续飞,它们跟3号兄弟和4号兄弟就分离了。

分离之后,3号和4号兄弟就缓缓进行下降。这就是第五个阶段,着陆下行阶段。

等它们缓缓下落到离地还有几米的时候,发动机“砰”一下就关了。然后它们做自由落体,稳稳地落到月球表面上。

整个下降的过程是多长时间呢?

大概是15分钟,这15分钟非常关键。

着陆器落下去之后,着陆器带着上升器扛着上去,落了月面之后,月球车就探测器就会生出一个机械臂,就是一个像小钻头一样的东西,他就要采集月面的土壤,它采集土壤采集两种东西,一种伸出一个机械底下放像铲子那样的东西。

在月球表面上采什么样呢?首先是月球表面的浮土,撮起一小把,给他包好后,放到我们所谓的上升器里,然后机械臂再伸出一个像钻头一样的东西,接下来水钻就开始往月球底下钻,月球表面岩石里的石头给采集出一段来,再把这石头拿出来封装包好,同月球土壤一起都封装好放在一个袋子里,然后给它放在上升器里。

这个时间是多少天呢?

两天。通过有效载荷的设备完成月面科学探测,通过采样封装设备,完成月壤的表面取样以及工装。

采完样,封装好之后,把这些东西放到哪呢?

放到上升器里,然后这3号兄弟,也就是着陆器就没有用了,就留在月球上,接着上升器在月球表面进行发射。

上升器就相当于一个小火箭。他要在月球表面进行无人的自主发射,把刚才这两公斤的月壤往天上飞,然后跟留在天上的1号兄弟、2号兄弟进行对接。

这一切全是自动控制的,没有任何人工的地面的干预。

等它们合到一块之后开始做什么呢?

做样品转移。它把这采集的两公斤的月壤,缓缓推给2号兄弟——返回器,返回器把这个东西收好。上升器在干嘛呢?在跟1号兄弟和2号兄弟再次进行分离。这时候就剩1号兄弟2号兄弟了,于是3号兄弟、4号兄弟跟老大老二告别,说:哥们,你们走吧!我留下了!(津云新闻编辑李彤)

  

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