嫦娥五號上升器撞月自毀,是中美心照不宣的科學合作機會?

2021-02-14 老粥科普
「過河拆橋」令人唏噓

2020年12月3日,嫦娥五號上升器在無數國人的熬夜守護中從月面起飛,順利進入環月軌道;6日,它與守候在那裡的軌道器深情相擁比翼齊飛,成功「交貨」後又依依不捨地分離。就在大家慶幸於這位創造了歷史的「快遞小哥」還存有足夠的燃料,為其暢想美好未來時,它卻毅然折返,一頭撞進月亮的懷抱,結束了自己短暫而輝煌的一生。如此壯烈的結局沒有寫進劇本,許多人為其扼腕嘆息:留在軌道上做一顆衛星,不香麼?為什麼科學家要狠心毀掉這一大功臣?

上升器從月面起飛

 命中注定

如果你仔細分析嫦娥五號上升器的配置就不難發現,原來它的命運早在設計之初就已經註定了:完成月球樣本的轉移任務後,功成身退。這個任務是如此重要,它必須全力以赴、心無旁騖地去執行。

上升器上除了一臺3000N的主發動機外,還有20臺小的姿態控制發動機;由於這是第一次飛行,為了應對可能發生的意外情況,它還必須攜帶充足的燃料。

為了響應軌道器的召喚和超遠距離的遙測遙控,上升器上安裝了高靈敏度的雷達應答機和天線組;為了確保樣品安全送達,它將相當一部分荷載用於「快遞包裹」和鎖定機構。

上升器與軌道器對接

同樣是為了能夠更多地攜帶月球樣本,科學家們錙銖必較,壓榨每一克的餘量,以至於上升器上連一顆攝像頭都無處安裝。這一切都註定了嫦娥五號只是一臺運輸工具,一旦樣本完成交付,它的使命就徹底終結,即便是留在月球軌道上它也是什麼都幹不了。

上升器圓滿完成使命,與軌道器分離

 未來隱患

距離我們地面200公裡以上的太空並不空寂,實際上那裡很熱鬧。在近地和中地軌道上不僅有數以千計的各種衛星,還有許多失效的太空飛行器、發射衛星留下的火箭殘骸、衛星解體時留下來的大大小小零件和碎片,這些碎片的數量早已超過千萬,它們都是未來航天發射的潛在攔路虎。

由於地球周圍包裹著大氣層,即使在400公裡以上的高度也依然有稀薄的空氣存在,所以大多數的衛星和碎片會最終墜入大氣層燒毀。即便如此,國際空間站每年還是會遭到數十次小碎片撞擊,為了躲避更大的碎片,各國的衛星不得不時常消耗寶貴的燃料進行軌道機動。

地球已被高科技垃圾包裹

月球表面沒有大氣,如果一個太空飛行器失去控制,它會一直在環繞月球的軌道上飛行幾千甚至幾萬年。我們很難精確計算這些失效太空飛行器的軌道,也幾乎無法跟蹤它,一旦未來我們向月球發射新的探測器或載人飛船,這些失效的飛船就將成為致命威脅。為了消除隱患,各國都會在環月衛星失效前控制它撞向月面。

美國「拉德」探測器在月面撞毀

別忘記LRO!

儘管中國的嫦娥一號、二號月球探測器拍攝了海量的月表照片,但我們現在所熟知的許多月球照片都來自同一臺機器,它就是美國在2009年發射的「月球偵察軌道器(LRO)」它上面搭載的高解析度寬場和窄場相機被稱為LROC。

月球偵察軌道器在發射前

LROC拍攝了許多著名的照片,世界各國向月球發射的所有著陸器,無論死活都逃不過它的法眼。包括前蘇聯的月船、美國的6架阿波羅飛船、我們的嫦娥,還有印度的月船(殘骸)。

印度「月船」殘骸

LRO本身是用於科學研究的科學儀器,它主要用來繪製月球表面的超精細地形圖,同時還追蹤隕石撞擊月球濺起的灰塵,以便探測月塵中的化學成分。這需要好運氣,你並不總能恰好碰到隕石撞擊。所以當得知嫦娥四號計劃在月球背面著陸時,NASA就跟我們聯繫,試圖取得嫦娥四號的軌道參數,甚至提出要在著陸器上安裝他們的信號應答機,對這種無理要求我們當然不答應。最後LRO也沒拍到嫦娥著陸時吹起來的月塵。

嫦娥四號月球著陸器

 心照不宣的科學合作?

LRO科學團隊通過國際空間組織公開了大量月球表面的科學資料,儘管最核心的部分他們不會公布,但這也為我們的月球探索提供了許多有益的參考。

「科學無國界」指的是科學理論為全人類所共有,科學家都有他們的祖國。各國科學技術的合作需要建立在平等互利的基礎之上,你不可能總在索取而不分享,那樣人家只會告訴你一個大概。我沒有時間去計算LRO環繞月球飛行的軌道,只知道它在12月2日拍下了嫦娥五號降落後的照片,在12月1日飛過嫦娥四號的上空。那麼在12月8日7時30分,LRO是否「恰巧」過頂月面經度0度、南緯30度附近、剛好拍下嫦娥五號上升器降落月面瞬間騰起的月塵?如果過幾天LROC團隊發布了新照片,我們就能知道答案了。

LROC拍攝嫦娥四號與「玉兔」的軌跡

對於嫦娥工程團隊而言,上升器已經圓滿完成了它的使命,並且燃料充足、軌道可控,什麼時候讓它著陸、撞擊月球哪個位置都是可以操作的。而對於LROC團隊,他們需要實拍一次大撞擊來了解月球更多的秘密,嫦娥五號提供了一個共同合作的機遇,能不能抓住需要科學家的智慧。

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