嫦娥五号返回器携带月壤样品乐成着陆

时间:4个月前   阅读:51   评论:1

腾讯太空 文/乔辉

据央视新闻新闻,2020年12【月】17日破晓2点左右,经由23天的太空之旅后,嫦娥五号返回器携带2千克【月】壤样品乐成在内蒙古中部【四】子王旗着陆场着陆,标志着我国首次【月】球采样返回义务圆满完成!

图注:红外相机已经看到了返回器。

据悉,嫦娥五号返回器的体积只有神舟飞船返回舱的七分之一,落区局限(着陆面积)却是后者的16倍,加上着陆场高寒冰雪的环境,这些都给征采事情造成了一定难题。按计划,接纳后的嫦娥五号返回器在完成需要的地面处置事情后将空运至北京开舱,取出样品容器及搭载物。

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,这是时隔44年后人类再次采回【月】球样品。

一、为什么选择在内蒙古【四】子王旗着陆?

除了本次嫦娥五号之外,此前我国神舟系列载人飞船也都选择在内蒙古【四】子王旗着陆场着陆。

资料显示,【四】子王旗海拔1000米到1200米,属沙质草原,阵势平展坦荡,没有大的河流湖泊,属中温带大陆性气候,整年干燥少雨,空气能见度高。这一区域以畜牧业经济为主,牧民基本定居,大多孤门独户,人烟稀少,每平方公里人口不跨越10人,衡宇和高峻树木占地面积远小于草地总面积的千分之一。因此,异常适合作为飞船的着陆场。

二、为什么嫦娥五号返回要接纳“

打水漂”

的方式?

图注:嫦娥五号返回器在地球大气层上空打水漂(动画模拟)。

这段时间,体贴嫦娥五号探【月】的同伙可能已听说,嫦娥五号接纳所谓的“打水漂”的方式返回。为什么要接纳这种方式?实在这种返回方式绝不是为了好玩儿,其背后有深刻的科学原 理[。

返回器从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,其速率已靠近地球的第二宇宙速率(11.2公里每秒)!

我们知道,此前我国神舟飞船是在近地轨道上围绕地球运动,其速率靠近地球的第一宇宙速率(7.9公里每秒)。

也就是说,嫦娥五号返回器的速率比神舟飞船返回器的速率要快得多,需要接纳在地球大气层上”打水漂“的方式来延伸减速历程和冷却时间,降低气动加热和冲压对舱体的危害。

凭据此前官方给出的图片显示,返回器在深入地球大气层60公里处更先反弹上升,爬升到100公里到140公里的高度后,重新进入大气层{下降}。

从上面可以看出,返回器在进入大气层的第一阶段所积累的热量,在跃回高空后得到了有用耗散,重新进入大气层后,《速率就小得多了》。

实在,这种“打水漂“的返回方式在科学上称为“<半弹道>跳跃式再入”,其中有两个关键词“半弹道”和“跳跃”。

所谓“半弹道”是指航天器在进入地球大气层时,可在一定水平上通过控制气动升力来控制落点偏向,区别于“弹道式” 返回的完[全无升力协助。

所谓的“跳跃”是指航天器进入大气层后,由于气动升力的作用,再向上跃起,做出飞出地球大气层的「动作」。随后,航天器会在地球引力作用下,重新返回地球大气层。固然,这只是一个极简化的说法,专业上的注释要庞大和严酷得多。

讲到这里,可能有同伙会问,为什么不接纳火箭反推的方式减速?

一方面,嫦娥五号抵达【月】球的时刻,就是行使火箭发动机反推的方式举行的减速,那是由于嫦娥五号抵达【月】球的时刻速率自己已经对照低了,不像返回地球一样拥有险些靠近地球第二宇宙速率的速率。

图注:科幻电影《星际穿越》中的剧照。男主驾驶徘徊者号飞船靠“米勒星球”上的大气阻力举行减速{下降},舍不得用名贵的燃料。

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另一方面,【月】球没有大气层,无法行使大气层减速,使用火箭发动机反推减速是必须的。从另一个方面讲,使用火箭发动机反推减速需要消耗燃料,就需要火箭在发射的时刻携带更多的燃料,这无疑给火箭增加了肩负,降低了有用载荷的重量。

实在,【早在】2015年我国就举行了“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。但由于本次是携带样品返回,样品储存装置以及样品的质量要叠加在上面,照样有少许差别。

当嫦娥五号返回器降低到一定高度,速率到达开伞的条件后,{下降}伞睁开进一步降低其速率,并最终平安落地。

三、嫦娥五号挖回的【月】壤存放在那里?

凭据此前的报道,国家天文台已建成海内首个“【月】球样品实验室”,为制止【月】球样品受到地球大气、【水等环境】污染做好了准备,已具备“地外样品”「存储」、处置和剖析的能力。【月】球样品返回地球后,地面应用系统将与探测器系统完成【月】球样品交接,【在【月】球样品实】验室完成表取和钻取样品的解封、分样和「存储」。【月】球返回样品经开端测试剖析、形貌和建库后,凭据授权举行公布,开展历久的实验室研究。

【四】、嫦娥五号挖回的【月】壤主要用途是什么?

此前,科学家通过对美国和前苏联带回的【月】球样品的研究解释,【月】球上的火山流动在35亿年前到达巅峰,然后削弱并住手。

但通过对【月】球外面的其他特征观察解释,某些区域可能含有最近10至20亿年前才形成的火山熔岩,这又说明【月】球上的火山流动可能住手得相对较晚。

图注:【月】球正面主要的【月】海。左上角红圈就是吕姆克山,也是本次嫦娥五号着陆区域。

凭据此前的报道,嫦娥五号是从吕姆克山脉【四】周采集的【月】壤样品,那里存在约莫13亿至20亿年前的玄武岩。<科学家通过对这>些岩石样本的研究,能够最终确认该区域火山流动是何时住手的,这将对【月】球的演化历史提供最主要的线索。

因此,当嫦娥五号把吕姆克山脉【四】周的样品带回地球后,科学家在实验室通过对‘这些样品举行剖’析,有望解决这个经典的难题。

图注:1978年,美国赠予我国的【月】岩样品。现珍藏于北京天文馆。

人人应该都听说过这个故事了,1978年5【月】28日,美国派出总统国家平安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。

那小小的半克【月】岩样本都能揭晓十多篇主要论文,我们自己采回的2千克样本,肯定能揭晓更多厚实功效的论文了,<为人类熟悉【月】球做>出更多孝敬。

五、采回来的【月】壤样品能够揭开更多氦-3

的隐秘吗?

关注科学的同伙应该还会联想到另外一个主要问题,我们这次取回的样品是否也是为了研究【月】壤中的氦-3?我们知道,氦-3是氦的一种同位素,未来 理[论上可以作为核聚变的 理[想核燃料,能解决重大的能源问题。

对于这个问题,腾讯新闻知识官,地球和行星科学家,【中国地质大学】(武汉)肖龙教授示意,氦-3不是【月】球自己发生的,主要跟太阳风的注入有关,因此在【月】面上,越老的地方氦-3积累的越多。

嫦娥五号此次选择采集年轻地带的【月】壤,并不是冲着氦-3而去。 理[论上,氦-3确实有很大的行使价值,可以作为可控核聚变的质料。然则氦-3的提取是一个极其庞大的历程,它的丰度要到达一定含量才会有提取行使的可能。现在人类技术水平还远远达不到开发、运输和行使的水平,从现实应用的角度来讲现在还为时尚早。

‘六’、嫦娥五号从【月】球返回地球履历了哪些历程?

嫦娥五号已经平安回家,最后让我们来回首一下它从【月】球返回地球的这十几天履历了什么?

12【月】3日23点10分,嫦娥五号上升器搭载着从【月】球采集的样品从【月】面顺遂腾飞并乐成进入【月】球轨道,完成了我国探测器首次在地外天体腾飞的壮举。

12【月】6日5时42分,嫦娥五号上升器乐成与轨道器和返回器组合体交会对接,并于6时12分将样品容器平安转『移』至返回器中,实现我国首次【月】球轨道无人交会对接与样品转『移』。

12【月】12日9时54分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体履历了约6天的环【月】守候,实行了第一次【月】地转『移』入射,从近圆形轨道变为近【月】点高度约200公里的椭圆轨道。【月】地转『移』入射的主要目的是通过【月】球轨道上的轨道灵活,使轨道器和返回器组合体进入【月】地转『移』轨道。

12【月】13日9时51分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体实行第二次【月】地转『移』入射,在距【月】面约230公里处乐成实行【四】台150牛发动机焚烧,约22分钟后,发动机正常关机。凭据实时遥测数据监视判断,轨道器和返回器组合体乐成进入【月】地转『移』轨道。

12【月】14日11时13分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体上的两台25牛发动机事情约28秒,顺遂完成第一次【月】地转『移』轨道修正。

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网友评论

  • 2020-12-29 00:01:16

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