嫦娥5號的軌道器將先飛向金星,再去木星!

2021-01-20 騰訊網

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嫦5的成功月球取樣堪稱完美,而和返回器一起從月球軌道返回地球附近的軌道器並沒有進入地球大氣層燒毀。進入大氣層打水漂返回的其實只有返回器。軌道器本身還在一個狹長的環繞地球的軌道上繞轉,其近地點距離地面只有幾百公裡,但是速度極快,接近第二宇宙速度,也就是每秒差不多能飛行11公裡。其遠地點距離地球30萬公裡以上,仍然靠近地月引力平衡點。更重要的一點,由於嫦5的成功如行雲流水,一氣呵成,軌道十分精準,因此軌道器內部的燃料居然剩餘了300多公斤!而目前軌道器本身的剩餘質量已經不大,有人估算全重還不到1.5噸,因此幹質比相當不錯。對一個剩餘燃料超過300公斤,在地球附近最高速度接近11公裡每秒的物體來說,

在近地點稍微開機加速,就可以脫離地球的引力束縛,進入以太陽為軌道焦點的行星際空間,成為一顆有新拓展意義的行星探測器。實際上過去的嫦娥2號就已經經歷過一次完成本職任務後的二次新任務。曾經和圖塔提斯小行星近距離交匯,在距離圖塔提斯小行星最近只有公裡級的距離上,對這顆對地球有長期威懾的較大小行星首次近距離成像,徹底看清了其外形輪廓,對全球都有重大意義。此後嫦娥2號最遠距離地球4億公裡,又作為主動信標,對新建成的深刻測控系統進行了測試。有了這個成功的例子在前,看來嫦5的軌道器還會幹一票更大的!今後很大概率會向金星進發。金星是地球軌道以內的大行星,和地球差不多大。在蘇聯探測器在金星著陸後,全球已經幾十年沒有再對金星進行近距離探測。嫦5的軌道器會先消耗少量燃料,進入地日拉格朗日點L1,停泊300天左右,然後在探測窗口期,再消耗燃料直飛金星。不過剩餘燃料不夠減速到被金星引力捕獲,成為環繞金星的衛星程度。而是直接近距離飛掠金星進行成像。上面的相機還可以拍攝高清圖像並回傳。

然後再繞過太陽。這樣就會被金星和太陽的引力彈弓大大加速,軌道遠點會大大外延,因此下一步考慮再直飛木星,遠遠超過天問一號,成為自家飛行軌跡最遠的一個探測器。拉格朗日點又稱平動點,在天體力學中是限制性三體問題的五個特解。一個小天體在兩個大天體的引力作用下,在空間中的一點。在該點處,小天體相對於兩大天體基本保持靜止。這些點的存在,由瑞士數學家歐拉於1767年推算出前3個。法國數學家拉格朗日於1772年推導證明剩下的2個。在每個由兩大天體構成的系統中,按推論都有5個拉格朗日點,其中L1、L2、L3在都在兩個大天體的連線上。L1在兩個大天體之間;L2在偏小天體一側的延長線上;L3在偏大天體一側的延長線上。但是這3個點都不能長期穩定。只有L4和L5有兩個是穩定的。每個穩定點同兩大天體所在的點構成一個等邊三角形。即小天體在該點處即使受外界引力的攝擾,仍然有保持在原來位置處的傾向。1906年首次發現運動於木星軌道上的小行星,既特洛依群小行星群,在木星和太陽的作用下處於拉格朗日點L4上。證實了前面理論推導的科學性。

太陽和圍繞他旋轉的主要大行星之間。地球和月球之間都有各自系統的拉格朗日點。由於拉格朗日點的相對穩定性,成為天然的軌道資源。比如鵲橋中繼衛星就被發射到了地球月球系統的其中一個拉格朗日點上。拉格朗日點由於不需要多少能量就可以長期維持軌道。因此也是太陽系內行星際飛行重要的臨時停泊點。而地球和太陽之間的拉格朗日點L1,距離地球150萬公裡,在地球和太陽之間。這樣嫦娥5號軌道器將是第一個在地日系L1附近長期停泊的人類飛行器。在這裡停泊大約300天之後,就可以消耗最低的燃料量進行加速,然後飛向金星軌道附近,最終飛掠金星進行近距離拍攝。回頭在綜合引力彈弓作用下,轉而飛往木星系統。為將來木星深空探測計劃探路。由於木星引力極強,嫦5軌道器有可能再被木星加速而直奔太陽系之外。到了這個階段,已經屬於在太陽系內外不需要什麼燃料就可以做長途飛行。星際遠航不用槳,全靠浪!

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