「嫦娥五號」攜帶2千克月壤回來了,登月競賽重演,哪國更緊張?

2020-12-17 侃侃科學

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編輯 | 侃侃君

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中國航天史裡程碑,「嫦娥五號」登月工程,究竟有多難?

2004年我國正式開展月球探測工程,並使用了中國傳統神話中的嫦娥為名,三年後「嫦娥一號」成功發射升空,經歷了二號,三號,四號陸續升空,到現在「嫦娥五號」再次出發。

不同於前面四次的單程飛行,這次除了完成必要的科研任務外「嫦娥五號」還將從月球上拿點東西,挖2千克土回來,這是中國航天迄今為止最複雜、難度最大的任務之一,但也代表了中國最先進的航天技術,距離上一次人類從月球上帶東西回來已經過去了四十多年了。

要知道,在上個世紀美蘇就已經做出了登月取樣並且返回的壯舉了,美國更是成功實現了人類首次載人登月飛行和人對月球的實地考察。那為什麼我國這次對月球下手卻更有挑戰性?

在上個世紀60到70年代探月,可以說進入了白熱化的狀態,美蘇同時發力在短短幾年內發生了多個月球探測器。1969年,阿波羅十一號載人飛船順利升空,這是人類第一次登月任務,太空人阿姆斯特朗成為登月第一人,美國一共開展了六次阿波羅任務共帶回381.7千克月球樣本。相比之下,蘇聯進行的無人月球開採任務只有三次,總共帶回了326顆月球樣本。

1970年,蘇聯的第一個月球探測計劃,「月球計劃」的第31顆無人月球探測器「月球16號」成功發射,它是人類第一個實現在月球上自動取樣並送回地球的探測器。而此時,我國開採的月球樣本是2千克,一旦開採成功,我們會成為繼美國之後開採月球樣本最多的國家,成功躋身世界TOP。

儘管我們的起步很晚,但一步一步穩紮穩打,也走出了我們自己的節奏。在載人航天告一段落後,2007年"嫦娥一號"拉開了中國探月工程的序幕。中國的探月工程分為繞、落、回三個階段:

第一個階段:繞

繞指的就是在月球軌道上觀察一圈,對於月球的表面環境、地貌、地形等方面進行探「嫦娥一號」順利搞定,後來的「嫦娥一號」又帶著高解析度的相機再次繞了一圈拍了很多照片,目的就是給「嫦娥三號」選一個平穩的著陸點。

第二階段:落

2013年到了第二個階段「嫦娥三號」帶著玉兔直接落地,這是中國第一輛月球車成功代表中國人第一次在月球上拍了照片並傳了回來。「嫦娥四號」是三號的備用星本來不準備發射的,可還是攜帶著「玉兔二號」去了。於是中國有了世界上第一個在月球背面軟著陸的太空飛行器。

因為潮汐鎖定的原因,月球從來都是以正面面對地球,所以我們從來沒有觀測到它的背面。月初二號拍到了世界上第一張近距離的月背照片再來個月球,背面信號傳輸就不方便了。

在嫦娥四號發射的六個月前,我們就先發射了一顆名叫「鵲橋」的中繼衛星作為地月通訊和數據中轉站,在「鵲橋」的幫助下用來幫助「玉兔」降落的著陸器給「玉兔」留下了照片上面的五星紅旗清晰可見。

第三階段:回

到了最後一個階段回,也就是「嫦娥五號」圍繞月球採樣返回的主要目標了,蘇聯的「月球16號」也實現了在月球自動取樣並返回地球。

在「月球16號」的質量重約5.8噸,由下降級以上升級組成,整個返回過程是這樣:在完成月球採樣後上升級發動機點火升空與下降即脫離開始返回地球,最後分離出返回艙在進入大氣層,帶著月亮標本返回地面。

而「嫦娥五號」不同,它的質量達到8.2噸在構造方面也比「月球16號」更複雜,由上升器、著陸器、返回器和軌道器組成。在經歷地月轉移近月自動環月飛行和著陸器上升器的組合體將與軌道器返回器的組合體分離,擇機在月球進行軟著陸開展月面自動採樣等工作。

然後上升器攜帶月壤採集標本離開月球與軌道器返回器的組合體會合,將月壤傳遞給返回器後上升器被拋棄,軌道器將攜帶返回器返回地球軌道然後結束使命。返回器將獨自返回地球懷抱,這樣珍貴樣品的返回器將怎麼返回呢?

科研人員為它設計了一個打水漂的返回方式,返回器首先會以第二宇宙速度11.2千米每秒衝向地球,在進入地球大氣後很快又跳出來,然後再次進入大氣層,一進一出之間就順利實現了減速。

像神舟飛船返回艙一樣,以第一宇宙速度降落,打開降落傘,最後平穩安全地落在內蒙古四子王旗著陸場預定地點。從這一過程來看,「嫦娥五號」的所有過程全部都需要自動化完成,其中任何一環出了問題都會對任務造成毀滅性的影響。

正因如此,「嫦娥五號」成為了我國迄今為止最為複雜的航天任務,而在「嫦娥五號」任務順利完成後,下一個十年就是中國的載人登月了,這次任務可以看作是十年後中國載人登月的一次預演。

除了我國美國的NASA也啟動了重返月球計劃,最快在2024年再次進行載人登月,可以預見人類之間的競爭已經從地球到了月球,未來更是回到火星或者更遙遠的外太空上,但可以肯定的是這裡面一定會有中國的名字。

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  • 「嫦娥五號」帶回2千克多的月壤,終於不再用0.5克來發論文了
    23天後,嫦娥5號順利完成此次神奇之旅,並帶回來2千克多的月球土壤。(註:「嫦娥五號」實際帶回多少月壤目前並不清楚,本文以此前計劃採樣的重量來表述)嫦娥五號月球車在月球表面登陸。而美國則通過1969年7月至1972年12月,實施的7次載人登月任務,帶回了約381.7千克的月壤和月巖。
  • 2千克月球「土特產」打包完畢!嫦娥五號「快遞員」頂高溫配送
    #嫦娥五號為何只擬挖2公斤土#有人採集和無人採集兩種方式究竟哪種效費比更經濟?火箭發射時的載荷和採樣的多少有何關係?從採集到成功回收還要克服哪些困難?這次嫦娥五號的任務呢,還是要測量一些月球表面的數據,但有一項和以往探月不同的重要任務就是,這次探月嫦娥小姐姐還需要帶回一些珍貴的月壤以供地球上的科學家們研究。到月球上挖土這事兒不止咱們中國想幹,美國和蘇聯早都曾經都幹過了。其中美國先後6次帶回了約380千克的月壤和月巖樣品,而蘇聯則帶回了0.31千克的月壤樣品。
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    北京時間12月17日凌晨,我國嫦娥五號太空飛行器攜帶約2千克月球土壤樣本,成功在內蒙古四子王旗安全著陸,標誌著中國成為繼美國和俄羅斯之後,第三個能夠從月球採集土壤樣本返回地球的國家。嫦娥五號在短短20多天的時間內,從發射到著陸、採樣、起飛、對接、返回一氣呵成,整個任務如行雲流水般流暢,不僅讓國人激動不已,也令世界為之刮目相看。
  • 嫦娥五號發回來的照片,看上去跟阿波羅登月的照片好像不一樣
    嫦娥五號登月計劃自動採集約2千克月壤歸來,如此大動作,絕對算得上「大事件」,不但吸引你我,也吸引了全世界的目光,特別是吸引了世界上許多科學家的關注。已經有許多國家表示出「共同合作」的強烈願望,希望能分享數據和獲得這些珍貴的月壤。
  • 發射倒計時即將開始,嫦娥五號將首次帶回2千克月壤
    綜合多家媒體報導來看,前幾天,長徵五號運載火箭已經和嫦娥五號探測器在文昌發射中心完成了組裝,預計在這個月下旬完成發射。而根據文昌當地的消息來看,當地政府已經將23日至25日列為禁飛期,說明這兩天的發射窗口已經被打開,一旦各種條件滿足,將會隨時發射。
  • 可上九天攬月,嫦娥五號帶回來的月壤,為何令我們如此激動?
    2020年11月24日,嫦娥五號發射成功,計劃實現無人月面採樣返回,預計攜帶月壤量2公斤,如果嫦娥五號成功攜帶月壤歸來。為什麼中國人對於探月如此執著?嫦娥五號是什麼樣子的呢?嫦娥五號的核心部件有四個,上升器、著陸器、返回器、軌道器。其中只有返回器能夠回家,全探測器發射質量高達8.2噸,是嫦娥四號的兩倍多。如此高噸位的探月飛行器遠遠超過一般火箭並不能夠能夠承載,除非動用我國載荷能力最強的火箭——長徵五號。
  • 嫦娥五號帶回的2千克樣品,有怎樣的價值?
    圖/北京天文館新京報訊(記者 倪偉)12月17日凌晨,歷時23天,嫦娥五號探測器將兩千克月球樣品帶回地球。這趟旅程困難重重、充滿風險,嫦娥五號執行的多個任務都是中國首次嘗試。拼命帶回的這2千克樣品將會帶來什麼研究成果,會產生怎樣的深遠影響?
  • 嫦娥五號「奔月」在即,帶回2千克月球樣本,或將改寫月球歷史
    1969年7月至1972年12月,美國共實施了7次載人登月任務,成功將12名航天員送上月球。儘管載人月球採樣返回技術更複雜、成本更高,但由於航天員可以到艙外活動,還能乘月球車漫步到比較遠的地方去採集月球樣品,所以用載人飛船從月球採樣返回,不僅採集量大、選擇性強,而且採集範圍廣。從阿波羅11號到17號,帶回的月壤和月巖樣品總計約381.7千克。
  • 嫦娥五號「奔月」在即:帶回2千克月球樣本,或將改寫月球歷史
    1969年7月至1972年12月,美國共實施了7次載人登月任務,成功將12名航天員送上月球。儘管載人月球採樣返回技術更複雜、成本更高,但由於航天員可以到艙外活動,還能乘月球車漫步到比較遠的地方去採集月球樣品,所以用載人飛船從月球採樣返回,不僅採集量大、選擇性強,而且採集範圍廣。從阿波羅11號到17號,帶回的月壤和月巖樣品總計約381.7千克。
  • 嫦娥五號回家了,同樣是去月球挖土,我們挖的有何不同?
    不負眾望,在2020年12月17日凌晨,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域實現安全著陸,嫦娥五號終於回家了。嫦娥五號衣錦還鄉,並不是空手而歸,它還為等候在地球上的家人們帶回了珍貴的禮物,月球土壤。嫦娥五號帶回來的禮物真的可以說是我們期盼已久的,要知道,人類上一次帶回月球土壤還是在44年以前,44年了,我們終於又一次收到了月球的獻禮。
  • 嫦娥五號登月!兩周計劃「挖土」2千克,美:呼籲中國無私分享
    專家透露,此次嫦娥五號的順利發射,也意味著打響探月工程的收官之戰!中國探月工程目前已經完成了前兩步「繞、落」,現在還剩下最後一步「回」。原來,長徵五號遙五運載火箭攜帶了中國自主研製的「嫦娥五號探測器」,該探測器是國內首個可以實現無人在月球表面取樣並返回的太空飛行器,它全身重量高達8.2噸,計劃在接下來登陸月球表面,採回2千克月球土壤巖石樣本返回地球,要知道,蘇聯在3次登月採回樣本的任務當中,一共才帶回330克土壤樣本。
  • 阿波羅登月是真的嗎?嫦娥五號帶回的月壤,與美國的成分不太一樣
    其中尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗是第一個踏上月球的太空人,而阿姆斯特朗和他的搭檔巴茲·奧爾德林在月球表面停留了兩個半小時,並且帶回了大約21.55千克月巖。而據相關資料顯示,美國6次登月,帶回了382公斤月壤。
  • 嫦娥五號月球挖土任務,跟51年前美國登月相比有多大差距?
    看那些人把嫦娥五號的角角落落都寫遍了,連半世紀前的阿波羅登月都挖出來了。好吧!我也來將嫦娥五號與51年前美國的阿波羅登月來對比一下,看看我們的嫦娥五號還有多大的上升空間。阿波羅任務直到1972年才終止,除了13號失敗,其餘都非常成功,加上「阿波羅11號」共送上了12名太空人踏上月球,共採回382千克月壤和月巖,為以後人類探月開創了道路!「阿波羅任務」的成功離不開「阿波羅飛船」完善的技術設計。「阿波羅飛船」由指揮艙、服務艙和登月艙三大件構成,總質量約45噸,全是由「土星五號」火箭發射。
  • 航天專家:嫦娥五號任務約23天 將帶回約2千克月壤
    中新社北京11月24日電 (郭超凱 張素)中國24日成功發射嫦娥五號探測器,開啟中國首次地外天體採樣返回之旅。當天,中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器總體副主任設計師李青在接受中新社「焦點面對面」專訪時表示,嫦娥五號任務周期約23天,將在月球表面通過鑽取、表取兩種方式採集約2千克月壤返回地球。「中國嫦娥五號探測器的目標任務是:實現月面自動採樣返回,採集約2千克月球樣品返回,開展月球樣品地面分析研究。」
  • 嫦娥五號發射成功,44年後人類再去月球「挖土」
    由於「嫦娥五號」的返回器將攜帶有至少2千克重的月壤樣本,增加熱盾厚度會使探測器增重,因此我國選擇了第二種方式。由於返回角度特殊,「嫦娥五號」的返回器可能會在大氣密度變化的部分發生跳躍,跳出大氣層後又二次返回,俗稱「太空打水漂」。
  • 嫦娥五號登月採土,美國航天局異常緊張,月球上到底有什麼秘密?
    12月3日23時,嫦娥五號成功完成月壤採集封存任務後從月面點火起飛上升,下一步就將和軌道艙對接,正式開始返回地球之旅。而在嫦娥五號剛剛離開地球之時,美國航空航天局(NASA)的專家們就表示,希望中國能夠分享從月球帶回來的月壤,以供研究。
  • 嫦娥五號登月,把阿波羅登月騙局帶上熱門,中美對比真相到底如何?
    嫦娥五號上升器完成樣品轉移後,根據指令再次降落在月面,位於經度0南緯30度附近的位置,圓滿完成了使命。而嫦娥返回器也已經踏上了返回地球的旅程,據說嫦娥五號帶回的兩千克月土不日將揭開50年前的一個真相,這到底是怎麼回事呢?
  • 嫦娥五號成功落月!將採集2千克土壤樣本 中國航天年度大戲即將收官
    嫦娥五號成功落月!將採集2千克土壤樣本 中國航天年度大戲即將收官時間:2020-12-02 13:20   來源:今日頭條   責任編輯:沫朵 川北在線核心提示:原標題:嫦娥五號成功落月!將採集2千克土壤樣本 中國航天年度大戲即將收官 中國航天局傳來重大利好消息,經過一周的在軌運行準備,嫦娥5號月球探測器於昨日(12月1日)23點,成功在月球正面預選區著陸,並向地面控制中心傳回圖像證明其工作狀態正常。嫦娥5號登月探測   原標題:嫦娥五號成功落月!
  • 雙「五」合璧 奔月取土踏徵程(嫦娥五號探月任務特別報導之一)
    嫦娥五號探月,既是一場38萬公裡地月往返的漫長馬拉松,也是一場從發射、著陸到採樣、返回的接力賽。作為中國航天領域迄今為止最複雜、難度最大的任務之一,嫦娥五號將創造諸多紀錄,並帶回來自月球的「紀念品」——月壤。這對於中國開啟月球與深空探測新徵程、建設航天強國有著裡程碑意義。
  • 嫦娥五號探測器成功發射 去月球「挖土」意義重大
    多視角看嫦娥五號發射。:我們派嫦娥五號去月球出了個差,並請它帶回一些「土特產」——月球的土壤(月壤)回來,以便科學研究。當著陸上升組合體順利軟著陸在月球表面,嫦娥五號將開展為期約2天的月面工作,採集約2千克月壤並進行密封封裝,經月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉移和再入回收等過程將月球樣品安全送至地球家園。 ——首次月面起飛上升。當嫦娥五號完成月面工作後,它就要踏上「回娘家」的旅程,這就是涉及到突破中國航天史上另一個首次——月面起飛上升。