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嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞
发表日期:2020-12-12 12:27| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞 这是我国探测器首次在地外天体上起飞。接下来,嫦娥五号上升器进入环绕月球轨道,将择机与正在环绕月

[摘要]这是我国探测器首次在地外天体上起飞。接下来,嫦娥五号上升器进入环绕月球轨道,将择机与正在环绕月球运行的轨返组合体对接。

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现场!嫦娥五号月面起飞瞬间精彩回放

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嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

腾讯太空 文/乔辉

据央视新闻消息,2020年12月3日23点10分左右,嫦娥五号“上升器”搭载着从月球采集的样品从月面顺利起飞,这也是我国探测器首次在地外天体起飞。接下来,嫦娥五号上升器进入环绕月球轨道,将择机与正在环绕月球运行的轨返组合体对接。

嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

图注:嫦娥五号上升器在月面起飞(艺术图)。

一、月面起飞的难度主要在哪里?

1、我国探测器首次地外天体起飞

我们知道,此前嫦娥三号和嫦娥四号探测器都成功着陆月球,因此本次嫦娥五号落月阶段,我们还是比较有经验和信心的,但控制探测器从月面起飞还是第一次,之前没有做过。

嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

图注:嫦娥五号探测器的四部分(图片来源:国家航天局)。

为了便于理解嫦娥五号上升器如何在月面起飞,我们了解一下嫦娥探测器的基本结构:嫦娥五号探测器由四大部分组成:着陆器、上升器、轨道器和返回器。其中,着陆器和上升器作为一个整体(着上组合体)一起落到月面。轨道器和返回器作为另一个整体(轨返组合体)继续围绕月球运动,等待上升器的凯旋归来。

嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

图注:上升器在月面起飞(艺术图)。

当着陆器采集到的样品转移到上升器后,上升器就可以随时等待指令起飞了。我们知道,在地球上发射火箭的时候,都有一个发射塔架,上升器的起飞就相当于在月球发射一枚小火箭,没有发射塔架怎么办呢?其实,充当发射塔架的就是上升器下面的着陆器。着陆器不但负责挖土的工作,而且还要充当临时发射架。

嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

图注:上升器在月面起飞(艺术图)。

上升器体积不大,其火箭发动机携带的燃料有限,幸亏月球表面引力只有地球表面的六分之一,才得以重新返回月球轨道。

2、错过月面起飞窗口要等一个月

地面控制人员会根据着陆器和上升器的位置和姿态,以及轨道器的实际飞行轨道,计算出最佳的月面起飞时间和方向,使用最节约燃料的飞行路线去对接轨道器。

一旦错过起飞的最佳时机,就要在月面等待一个月球日,相当于约28个地球日。由于月球没有空气保护,昼夜温差很大,白天可高达127摄氏度,夜晚可低至零下183摄氏度,这么大的温差很可能会对嫦娥五号上的电子设备造成损害,影响正常起飞。所以,月面不宜久留,必须把握第一个窗口抓紧起飞。

二、嫦娥五号在月球的48小时都干了啥?

嫦娥五号探测器总共在月面只待48小时,这就要求它要在48小时内开展月面钻探取样、月面抓取取样、样品打包以及准备月面起飞等工作,真可谓是时间紧、任务重!

我们知道,美国通过阿波罗计划的六次载人登月,通过人工带回来381千克的月球岩石和土壤样品。前苏联则通过3次无人探测器取回总共330克的样品。而我们这次要取回至少2千克的月壤样本,难度还是非常大的。

科学家对于取样的难度早有心理准备,他们在地面上进行了各种模拟取样实验,最终决定用钻探取样和表面抓取取样两种形式,分别简称为:“钻取”和“表取”。

嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

图注:嫦娥五号钻取样品(实景)。

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图注:嫦娥五号挖取样品(实景)。

我们来回顾一下这几天嫦娥五号探测器在月面上的时间线:

12月1日晚23点许,嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面预选着陆区,成为我国第三个成功实施月面软着陆的探测器。成功着陆后,着陆器在地面控制下,正式开始了持续约2天的月面工作。着陆约一刻钟后,探测器展开太阳能帆板,有效载荷开机。

嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

图注:嫦娥五号着陆器和上升器组合体着陆后全景相机环拍成像。

12月2日凌晨1点多,着陆器就开始进行钻取月壤样本的工作了,约2个小时就完成既定取样任务,钻取月壤0.5千克并进行了封装。当日凌晨5点多又开始表取1.5千克的月壤工作。

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图注:嫦娥五号封装样品(实景)。

12月2日22点,经过约19小时月面工作,探测器顺利完成月球表面自动采样,并按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中,剩下的时间就是等待起飞了。

三、嫦娥五号用的什么利器取样的?

自动采样装置是嫦娥五号采样任务成败的关键装置,它要能够承受月球白天120多摄氏度的高温炙烤,还要克服测控、电源供电能力的约束。

采样装置有两种:一种是钻取采样的“电钻”,这是一种空心钻,能够把钻取的样本自动收集起来,里面的结构还是很复杂的。据介绍,这个电钻可不简单,能够钻入月球表面之下2米的深度,能够把月表之下深层样本取出来,更具科研价值。

嫦娥五号上升器点火升空,实现我国探测器首次地外天体起飞

图注:月球钻取取样器(来源:中国空间研究院)。

据悉,这个空心钻的电功率达1000瓦,还是非常大的。为了便于直观理解,举一个例子,我们平时装修房屋的时候,要用到手持电钻,一般来讲这种电钻的功率才约400瓦的样子,就已经感觉很强悍了;另一种是表面取样的装置,外形看起来像铲子、勺子、筷子模样的一体机“神器”机械臂,同时具备挖土、铲土、夹土三种功能,能将月球表面的浮土采集起来。

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图注:月球表面挖取取样器(来源:中国空间技术研究院)。

(责任编辑:admin)
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