這些天來,嫦娥五號一直牽動著無數國人的心,人們翹首以盼。嫦娥五號任務作為目前嫦娥工程最複雜的一次任務,也是收官之戰,寄託著無數國人的希冀和對月球的嚮往。
關注度越大,關注人越多,對於嫦娥五號的相關問題也就越多。這不,就有網友質疑:去一次月球那麼難,為什麼長徵五號起飛重量達800多噸,嫦娥五號卻只挖兩公斤月壤呢?怎麼不多挖點?
引言
從1969年到1972年,美國六次阿波羅計劃,共從月球表面上帶回了總重量約為381.7公斤的月球巖石和其它沙塵等樣本。刨除沙塵、巖芯等樣本,單單統計巖石,也有268公斤。
著陸點
其中,阿波羅11號帶回來50顆巖石,重量9685.717克;阿波羅12號帶回來49顆巖石,重量27683.04克;阿波羅14號帶回來151顆巖石,重量28629.81克;阿波羅15號帶回來267顆巖石,重量58578.16克;阿波羅16號帶回來544顆巖石,重量70069.321克;阿波羅17號帶回來355顆巖石,重量73712.513克。總計收穫11396顆巖石,總重量為268357.561克。(這個數據是統計巖石的數據,下圖為總體樣本的數據,讀者朋友可以對照來看)
相關統計
通過數據,我們可以清晰地發現,美國阿波羅計劃每次任務採集的月巖,都比嫦娥五號採集的多,那為什麼美國能採集這麼多,而中國現在暫時做不到呢?
長徵五號運載能力有限
眾所周知,土星五號運載火箭是歷史上最大的火箭,前無古人是肯定的,後面有沒有來者就不知道了,反正美國直到今日也沒再造過。
土星五號運載火箭
土星五號身高110.6米,直徑10.1米,質量3039噸,共有3級,它的定位是不可重複使用的超重型運載火箭,近地軌道有效載荷能達到119噸。
長徵五號,暱稱胖五,身高56.97米,直徑5米,質量867噸,火箭級數根據任務不同會有變化,它的定位是可/不可重複使用的重型火箭,近地軌道有效載荷能達到25噸。
胖五
從基礎條件來看,土星五號就已經碾壓胖五。不過這個不能怪胖五,土星五號確實比世界上其它運載火箭都厲害。它從1967年首飛至今,依然保持著最大運載能力火箭的世界紀錄,也是同時期美國第二強火箭土星1號B和蘇聯同時期最強火箭質子-K運載能力的7倍,即使放到21世紀,也是近乎碾壓的存在,它也是21世紀最強火箭重型獵鷹的2倍運力。
取土並不一定越多越好
我們都知道,在1978年,美國在與中國即將建交之際,向中國贈送了1克月巖。雖然很多人都表示美國太小氣了,只有區區一克,太扣扣索索了,但實際上這一克月巖意義重大。
根據對月巖的結構構造、成分分析、巖石學、礦物學、月巖的衝擊效應、10多種主要元素、30多種微量元素和月巖所處的物理化學環境等的分析和研究,在工作中採用了掃描電子顯微鏡、電子探針、質子激發X射線、放射化學分離中子活化分析、儀器中子活化分析、快中子活化分析、火花源質譜、穆斯鮑爾譜、電子能譜及熱釋光等先進的手段,開展了多學科的綜合研究。而這一過程也被生動地記錄在相關論文中。
研究月巖(壤)能夠讓我們理解月球自身的地質歷史和演化,推測其它類地行星的演化,估算太陽系各行星的隕石坑年齡及地殼年齡。此外月壤當中有著很重要的燃料氦-3,氦-3是一種非常好的核聚變材料,月球上氦-3的儲量大概有100萬到500萬噸,而地球上僅僅只有15噸左右,這麼強烈的對比,這麼大的量,這麼多的能源儲備非常誘惑人。
月球上氦-3分布圖
這小小一克月巖,就讓我國的科學家們作出了10多篇論文,歐陽自遠院士對月巖展開深入研究,後來成為了「嫦娥之父」、中國月球探測首席科學家。而月巖對世界上其他科學家同樣有著十分重要的作用。
歐陽自遠院士已85歲高齡
截至2015年,各地的科學工作者利用阿波羅帶回的巖石等資料,總共發表了超過2500篇科學論文。現在NASA的外星物質管理與分析計劃小組(CAPTEM)每年會批准大概100人次的訪問需求,另外還會收到來自全球100多個實驗室的樣本研究請求,每年會有500個左右的樣本最終用於外借給其它實驗室做研究或教學。如果要借的月球樣本少於10克,樣本庫會通過掛號信直接寄給國內實驗室,或者用特殊方式寄到國外的實驗室。如果大於10克,通常會要求研究人員或指定代表來實驗室帶走。
我們可以看到,僅僅是一克月巖,就發揮了如此大的作用,更不用說兩千克了。兩公斤的量已經足夠實現技術驗證、採樣科研等,附帶提升國際聲望,還可以送一部分給友好國家用作科研。
都希望多取點月壤,但為了嫦娥五號的整體計劃能夠順利完成,少取點就少取點,完全夠用!
第一次取土以穩為主
如果想多取點土,那麼勢必會影響到採集器的大小。以2公斤的採集量來設計嫦娥五號探測器,其總重量就達到了8.2噸。再增加的話,一方面總重量會增加,另一方面體積也會增加,進一步影響到整個設計層面,影響探測器的各個指標,推進器會增加,燃料使用也會變多。到了一定程度,就會超出火箭的運載能力。
嫦娥五號探測器
大家都知道,嫦娥五號是我國最複雜的航天任務,從嫦娥五號從發射入軌到返回器再入回收,共經歷11個飛行階段:發射入軌階段、地月轉移階段、近月制動階段、環月飛行階段、著陸下降階段、月面工作階段、月面上升階段、交會對接與樣品轉移階段、環月等待階段、月地轉移階段和再入回收階段。有這麼多繁瑣的階段,如果探測器太過龐大,不利於這些任務的順利完成。
11個飛行階段
此外,印度、以色列等國探月失敗的前車之鑑,也讓科研人員更加警醒,月球探索依舊困難重重。對比蘇聯獲得的月壤樣本,他們第一次只取了101克的土,通過「月球16號、20號、24號」三個無人探測器取回共326克珍貴的月壤。在橫向比較中,在無人月球探測器取土這一方面,中國絕對是處於世界領先地位。
印度月船2號在距月球2.1公裡時失聯
雖然我國有過好幾次軟著陸的經驗,但這次畢竟要「帶土返回」,任務複雜程度不可同日而語。而作為收官之戰,自然以穩為主,不管挖多少土,能夠順利帶回來就是成功了!
總結
前不久「奮鬥者」號在馬裡亞納海溝成功坐底,深度達到10909米,不僅僅只是到達海底,更是進行了多種相關海底實驗,為我國深海探測取得了不少一手資料,加深了實踐經驗。
奮鬥者號成功坐底
而今朝長徵五號成功發射,將嫦娥五號送入指定軌道,進行一系列的月球探索相關活動,將開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。時隔44年再次去月球挖土,寄託的不僅僅是廣大國人的期盼,更承載著全人類對於月球探索的希冀。
嫦娥五號和奮鬥者號都是中國科技的集大成者,展現了我國科研人員的風範。從無到有、從零到一,他們不僅僅沉心科研、幾十年如一日,還面臨著國外的技術封鎖、求學無門,但是這些困難都被一一克服,感謝背後的科技工作者們,讓我們一次次地為祖國的發展和進步感到自豪!
可上九天攬月,可下五洋捉鱉,談笑凱歌還。祝願嫦娥五號早日凱旋!據了解,月壤中的一份將保存在湖南,相信這也是對毛主席的一種告慰。
這盛世,如您所願!
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.