錢學森彈道助力嫦五奔月,無法拒收的東風快遞,中國速度世界矚目

2020-11-26 魚缸裡的假山

本次嫦五的奔月之旅被無數人關注,奔月旅程的有個地方,反覆被人提到,那就是如何返回。

上天旅行,中國早已不是第一次了,帶著「禮物」返回的經驗,我們卻並不豐富。

返回是『嫦娥五號』要面臨的巨大難題,「嫦娥五號」此次的探月之旅,科研人員們預備的是往返的雙倍材料,而且還要帶著月壤,因此,它的「行李」也就要多得多。能成功返回,離不開「黑科技」的助力。

返程途中,由於地球引力的作用下,返回器可以達到接近第二宇宙速度,也就是每秒鐘11.2公裡的速度。如果繼續以這樣的速度返回地球,返回器和樣品要承受高溫和過載等多重挑戰。為了防止嫦娥五號因為過熱而出現問題,科學家們想了一個辦法,安排返回器以特殊角度進入大氣層,並在大氣層密度變化的部分產生跳躍,跳出大氣層,隨後二次再入,為的是延長再入時間,避免產熱過快,就像是「打水漂」一樣。看到這裡,有些人會覺得這個方法有點熟悉,好像在哪裡見到過,其實這個方式,正是源自於錢學森老前輩早些年研究的「錢學森彈道」。

錢學森彈道

20世紀40年代末,錢學森就提出了一種助推--滑翔式彈道,國外有人稱之為錢學森彈道

這得從1944年的二戰說起。當時的希特勒因為不甘心輸掉戰爭,啟用了自己的上萬枚的秘密武器V1火箭和V2火箭,把英國各大城市炸得面目全非。這種威力巨大的彈道飛彈讓盟軍陷入恐慌。於是美國政府找到當時在加州理工大學的錢學森教授,請他與馮卡門和馬利納兩大物理學家共同研發新型彈道飛彈。經過了無數個晝夜之後,他們成功研製出了處於當時世界頂尖水平的「下士」飛彈。

也就是在這期間,錢學森提出一種彈道理論。

傳統的飛彈運行是全程開機,按照固定程序對固定點的目標進行打擊。但是由於在運行過程中一直開機,很容易被反飛彈系統追蹤到,並預判出行動軌跡,被輕易的攔截下來。

而錢學森彈道的基本原理是,讓彈頭在距離地面20千米到100千米的臨近空間位置進行滑翔,然後利用臨近空間的大氣進行輔助,讓飛行器如同石子在水面上打水漂一樣飛行,從而增加火箭的速度和射程。錢學森彈道又被稱為助推-滑翔彈道,利用引力進行二次加速,飛彈再入速度直接遠超音速。

根據這種原理研發的DF-17飛彈在閱兵時一亮相,就讓世界各國「大驚失色」,它在大氣層邊緣以10馬赫以上速度「打水漂」,彈道詭秘,你即便看得到,也無法測算得出它的飛行軌跡。它的出現可以令世界上的一切反導系統形同虛設。這意味著,這種飛彈以目前的科技,無法被防禦!無法被拒收的東風快遞,就問你怕不怕!

後來,在錢學森彈道的基礎上,德國人sanger提出一種跳躍式彈道,sanger的跳躍式彈道也有自己的優勢,雖然彈道不如錢學森彈道簡潔,但是其計算量卻比錢學森彈道低,也某些方面有優勢。


從錢學森彈道的提出到今天,很多國家都想消化這份技術遺產,只不過美國和俄羅斯都沒有足夠的科技實力和水平解析錢學森彈道。只能選擇技術難度更低,和錢學森的理論類似的真·水漂彈:德國科學家桑格爾提出的桑格爾彈道。終於也跟著研發出來了高超音速武器,沒有在這一領域落後。

如今嫦娥五號的返程依然借鑑了此理論,不得不讚嘆,錢老先生能在八十年前想到這個,當真是了不起。這位偉大的中國科學家,為中國,為人類科學事業的進步作出了巨大貢獻。

舉世矚目的中國速度

1957年10月4日,蘇聯成功發射第一顆人造衛星

1958年1月31日美國也成功發射第一顆人造衛星

1970年4月24日21點35分,長徵一號運載火箭搭載著東方紅一號衛星奔向太空,15分鐘後,喀什觀測站捕獲衛星數據,中央人民廣播電臺收到衛星上傳出清晰嘹亮的《東方紅》樂曲,向全世界各種型號的收音機轉播,一首《東方紅》響徹世界。

從近地點441公裡的"東方紅一號",到3.6萬公裡高度的"東方紅二號",從38萬公裡的"嫦娥一號",再到1億公裡的"嫦娥二號",到往返月球的「嫦娥五號」50年來,中國航天的腳步,一直在邁向更遙遠的太空,從未停歇。

2019年4月18日,在完成"嫦娥四號"國際載荷數據交接的同一天,中國航天向全世界徵集"嫦娥六號"科學載荷。

"嫦娥六號"計劃實現月球南極採樣返回,這將是人類首次從月球南極帶回標本。

在未來,"嫦娥七號"也計劃出徵月球南極,計劃一次性囊括軌道器、中繼星、著陸器、月球車,甚至還有一個能在月表"飛"的飛躍探測器。

這還沒完,等到了"嫦娥八號",航天工程師們打算在月面上,嘗試"3D列印"房子等關鍵技術,開始著手在月球上建造真正的航天前哨站。

中國的航天事業從無到有,從小到大,從弱到強,「大國利器」也不斷更新,震驚世界,這其中凝聚著無數優秀人才的智慧結晶。無論是飛天速度、登月速度、崛起速度,中國速度已經讓全世界矚目。以這樣的中國速度,中國航天的九天攬月之路,必將會愈發的精彩。

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