2020 年 12 月 1 日晚上 11 點多,嫦娥 5 號已經在預定地點著陸,整個過程很順利。我看到有個外國網友在視頻下面留言,很憤怒地說:「該死的,比大多數亞馬遜都快」。有人還在旁邊幫腔,「你怎麼把實話說出來了!」 下邊還有一堆中國網友告訴他:你不妨試試淘寶啦。還有人推薦順豐……什麼叫軟實力?就是要別人羨慕嫉妒恨嘛。
嫦娥 5 號工作非常辛苦。在月球表面順利著陸之後幾個小時,它就開始了取樣工作。首先就是在月球上打洞。我們上次已經講過在月球上打洞的問題。據我知道的消息,嫦娥 5 號只打到 1.5 米的深度,並沒有達到 2 米。據說打洞的過程和把樣品送進罐子裡的這個過程堪稱一波三折。航天方面,就沒有哪件事是沒難度的。
嫦娥五號著陸器上的機械臂展開示意圖(來源:神舟傳媒)
這次取樣抓取的是一個完整的圓柱。從地面開始,一直到地下 1.5 米深度,要取出完整的一整條,地層的順序是不能搞錯的,這樣才有科研的意義。這麼一長條要送進罐子裡保存,肯定需要摺疊起來。
機械臂採樣示意圖(來源:裝備科技)
蘇聯的月球 24 號是在鑽杆內部裝了一個軟管。用軟管包裹著一長條完整的樣品,就像根細香腸一樣。從鑽杆裡抽出來,像蚊香那樣盤起來,放進了儲存罐。嫦娥 5 號的辦法也差不多。具體的情況,有關部門還沒透露。不過沒關係,以後我們肯定會了解到詳細情況的。
按照計劃,12 月 3 日的晚上,上升段將要點火起飛,離開月球表面。從起飛到找到停在軌道上的環繞器,需要花上 3 天的時間。接下來就是重頭戲,兩個太空飛行器在無人的情況下自動交會對接。如果真的一切順利,這將是人類的太空飛行器在地球引力範圍之外的第一次無人對接。
嫦娥五號上升器帶著樣品離開著陸器示意圖(來源:神舟傳媒)
嫦娥 5 號的工作流程和阿波羅登月的流程非常相似。目前看來這是一個最優化的流程。但是當年這個方案在美國 NASA 內部並不受重視,一直是被邊緣化的一個方案。
美國人在討論登月計劃的時候,最開始大家普遍看好直接登月計劃,要研製一個重達 5000 噸的超級火箭 C-8。第一級要用 8 臺巨大的 F1 發動機,第二級用 5 臺。靠這個巨大的火箭直接把登月飛船送到月球表面。反正一來一回,全靠蠻力。不需要玩兒什麼對接,畢竟當時還沒有對接技術。
C-8火箭比土星5號大多了
但是,這個方案並不靠譜,貴得要死,火箭還未必造得出來。再說了,這麼大的一坨壓到月球表面,月球萬一陷進土裡怎麼辦?月球上可沒有設施完善的發射場。所以馬歇爾太空中心的馮·布勞恩更喜歡地球軌道對接的方式。這個辦法甚至不需要土星 5 號這個級別的火箭,可以像螞蟻搬家一樣,用小火箭發射很多次,在地球軌道上對接成一艘大飛船,然後去月球。
當然,也有一種月面匯合方案。那就是事先發射火箭,帶著燃料降落在月球表面打前站,再等著登月火箭下來加油。可是萬一載人登月的火箭落得比較遠,位置不對,什麼加油計劃都泡湯。太空人就回不來了。所以這個方案是最先被放棄的。
最後,有技術人員提出了月球軌道對接方案,也就是我們現在使用的這個方案。全過程我前邊的視頻已經講得比較清楚了。這個方案的難點是要在月球軌道完成對接,難度和風險比較大。在地球軌道對接,如果出了問題,大不了回家,畢竟距離近。如果在月球軌道對接失敗,太空人就回不來了。
上升器與軌返組合體在月球軌道交會對接示意圖(來源:航天八院)
但是這個方案的好處也很多,比如不需要把那麼大一坨東西降落到月球表面,減少了能量的損失,土星 5 號足以勝任。登月艙上升段拿下降段當底座,離開月球表面的時候不會吹起大量的月壤,不會弄得灰頭土臉。而且登月艙大小適中,剛好可以當做救生艇使用。綜合各方面的考慮,最後這個方案勝出。布勞恩放棄了自己早期的想法,轉而支持了月球軌道匯合方案,這個方案最終成了阿波羅計劃載人登月的標準流程。
美國人足足討論了 3 年,看上去花了很多時間,顯得磨磨唧唧,但是他們對所有的利弊進行了權衡,已經把事情想得非常透徹。他們的確是尋找到了最優的方案,為日後的順利登月鋪平了道路。
嫦娥 5 號顯然也是按照這個流程走的,可以說是在為日後的載人登月積累技術。那時,我們也將摸到航天技術的最前沿。在那種情況下,我們再也沒有什麼前人可以借鑑,我們邁出的任何一步,都是前人沒走過的路,敢問路在何方,路在腳下。
嫦娥五號軌返組合體飛近地球示意圖(來源:航天八院)