中日王牌探測器誰更強?隼鳥二號採樣返回,嫦娥五號落月挖土!

2020-12-03 星辰大海路上的種花家

嫦娥五號的上升器和著陸器組合體,在筆者碼字的同時正在月球風暴洋北部的呂姆克火山邊緣降落,而日本在小行星龍宮上的取樣也將於12月份返回地球,這是巧了,這兩個都屬於取樣返回,一個遠在數個天文單位以外,一個則在抬頭可見的月球上,到底哪個更難一些?

隼鳥二號的「龍宮小行星」採樣難度有多高?

為什麼是隼鳥二號呢?因為隼鳥號在2003年時就已經去往絲川小行星採樣,其經歷只坎坷堪比唐僧西天取經,遭遇了測控信號丟失、離子發動機故障以及錯過返回地球的時間等等,其經歷被拍成了電影《隼鳥歸來》,看起來還不錯!

隼鳥二號探測器

隼鳥二號取樣的是編號為162173 Ryugu的小行星,也就是「龍宮」小行星,這是一顆阿波羅型小行星,這種小行星的特徵是它的軌道回合地球軌道相交,在小行星分類中,這是屬於比較危險的一類,因為從理論上來看,它們有可能和地球相撞!

龍宮小行星的軌道

龍宮小行星的遠日點距離為1.415AU,近日點為0.963AU,AU是一個天文單位,距離是日地距離約1.5億千米,因此去到龍宮距離是不近的。

隼鳥二號在2019年2月22日成功登陸龍宮小行星,並且製造除了人工隕石坑,但隨即離開小行星,並於同年7月11日再次成功登陸並採集樣品,2019年11月13日,隼鳥二號開始了返航之路,因為它的軌道與黃道面有5.88度的夾角,這個角度下,軌道只要與地球相切,就能返航,但機會就一次,下次就沒機會再相遇了,如果同平面共軌,相遇的機會就多了,一次不行那就下次,還有下下次哈。

隼鳥二號利用地球引力彈弓追上小行星

隼鳥二號將於12月底在澳大利亞中南部的伍麥拉伍麥拉火箭試驗場著陸,和隼鳥好返回時的著陸點差不多,上次隼鳥號帶回來的絲川小行星物質大概只有1500粒肉眼都難以看到的小行星物質,估計只能微克計,不知道這次能帶回多少!

隼鳥號探測器

嫦娥五號採樣有什麼意義?

嫦娥五號是中國繞落回中的最後一環,取樣返回的環節,這是嫦娥系列收官之作,不過據說還計劃嫦娥六號。它的結構是我國執行過的探測計劃中最最複雜的,它的難度就是無人登月再返回,儘管這個任務的前任有美俄已經操作過很多次,但讓美俄再來一次登月返回的任務,也同樣難度極高!

蘇聯月球 24 採樣返回

阿波羅登月

嫦娥五號的結構有四大部分,分別為軌道器、返回器和著陸器與上升器,其中著陸器上還有迄今為止中國製造過的最為複雜的深空採樣結構,表土採樣+2M鑽深取樣,美蘇都是表土取樣,美國的阿波羅計劃到處撿石頭,6次任務撿回來了382千克石頭和月塵,前蘇聯三次無人取樣帶回地球382克,中國這次2M鑽深取樣尤其讓人心動,因為從來沒有國家執行過在月球上打洞!

阿波羅11號帶回的月巖

儘管美國帶回來382千克月巖,但上文說了一個問題是表層,第二個則是取樣範圍,美國6次登月範圍都在月海和附近的高地,NASA從帶回的月巖中發現了月球的一個謎團,月球內核早已冷卻,再也沒有磁場,月球的火山在35億年前就已經死亡,但月球上有一座最年輕的火山是在25億年前的,所以美國人迫切想得到這裡的巖石以供分析月球死亡與磁場消失的過程。

阿波羅計劃取月塵樣品

但當美國人想要這些樣品時阿波羅計劃早就停止,所以只能等下一次重返月球了,而我國的目的性極強,一個蘿蔔一個坑,第一次登陸是虹灣,第二次艾肯特盆地是太陽系裡最古老的撞擊坑,第三次呂姆克火山,所以這次樣品大家都想得到,你們猜我國會分給哪幾個國家?巴鐵給不?歐洲給不?美國給不?不妨留言!

中國和日本兩種取樣,誰更難?

兩個不同系列的任務,按理說無法比較難度,不過綜合性能指數還是有的,我們不妨從下面幾個角度來衡量下!

發射質量&探測器質量

隼鳥二號的質量為609千克,嫦娥五號為8.2噸,很明顯這裡是嫦娥五號完勝。

H-IIA運載火箭

發射火箭運載能力,隼鳥二號是H-IIA運載火箭,近地軌道運載能力是15噸,嫦娥五號火箭近地軌道運載能力則是25噸,很明顯長徵五號秒殺H-IIA火箭。

全球大型運載火箭中,嫦娥五號還是名列前茅的,未來的長徵9號能力則更強,那是為載人登月準備的。

取樣返回結構

隼鳥二號的取樣返回結構有兩部分組成,一部分是探測器本身,另一部分是返回艙,因為龍宮小行星引力很小,所以不存在所謂的著陸器和上升器,而是探測器一體化的!由於這個探測器本身只有609千克,所以返回艙也是迷你版的,估計不會比隼鳥號的大多數,大概就一個小臉盆大小!

隼鳥一號回來的返回艙

嫦娥五號的結構就有點複雜了,因為月球直徑達3470千米,它的環繞速度達1.68千米/秒,所以必須有一個著陸器和上升器兩個組成部分,要設計成兩個艙段是因為現代火箭技術關係,無法做到既節省燃料又節省結構,所以只能拋棄死重,兩個艙段設計也是經典的阿波羅結構。

但這個難度就大了,因為落下去需要從1.68千米/秒下降到0速度,升上來需要從0速度上升到1.68千米/秒,理論上需要雙程燃料,落地時還需要懸停自主尋找著陸場等,所以下降燃料要準備得更充分一些,而隼鳥號則沒有那麼麻煩,不過著陸場選擇仍然很困難,因為龍宮小行星同樣崎嶇不平,而且空地很難找。

取樣返回質量

嫦娥五號計劃是2千克,隼鳥二號沒有公開數據,估計最多只能以克計算,由於嫦娥五號使用了鑽月技術而且達2米,結構複雜,質量達到了上百千克(含表土取樣結構),所以從取樣技術上來說,嫦娥五號應該更難!

嫦娥五號T1實驗飛行器

返回地球的速度

嫦娥五號是第二宇宙速度返回,從隼鳥二號軌道來看,相信應該也是第二宇宙速度,但嫦娥五號是半彈道返回,其中還有水漂技術再次躍出大氣層二次返回,這個技術不是一般的難,隼鳥二號應該是彈道返回,它的絕熱罩應該有更耐高溫,當然從返回技術上而言,嫦娥五號要更難。

嫦娥五號返回

測控技術

隼鳥二號和嫦娥五號都需要全球測控網,但隼鳥二號任務歷經數年,嫦娥五號任務大約半個多月,另外隼鳥二號對深空的甚長基線定位精度與能力要求更高,對深空測控天線的功率也更高,不過JAXA可以和NASA合作利用他們的深空測控網,而我國只能獨立自主!

測控難度上來看隼鳥二號更難!

整體技術上來說,隼鳥二號更偏向與短小精悍型,而嫦娥五號則是大手筆,兩者孰輕孰重,明眼人一眼就能看出,各位如有話要說不妨留言。

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    預計嫦娥五號返回器會在12月中旬,帶著大於2公斤的月壤和月巖返回內蒙古四子王旗降落場。嫦娥五號軌道器和上升器對接不過,就在嫦娥五號緊鑼密鼓準備返航的同時,據媒體報導,12月6日凌晨1: 47到1: 57,在離開地球6年之後,日本隼鳥2號探測器返回艙帶著原始小行星採樣物質,成功降落在澳大利亞內陸地區。目前,日方已經取回樣本並正在進行分析。
  • 嫦娥五號落月挖土
    探測器動力下降過程降落相機拍攝的圖像 供圖/國家航天局繼12月1日晚嫦娥五號探測器在月球正面風暴洋地區成功著陸後,2日凌晨,嫦娥五號著陸器和上升器組合體已經完成了月球「鑽取採樣」及封裝,目前正在進行「表取採樣」。
  • 飛了3億公裡取樣的日本探測器即將返回地球,比嫦娥五號更先進?
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    當中國嫦娥五號返回後,在世界上都引起不少震動,各方的反應也是各有不同,美國NASA網站播放是當年的阿波羅登月,好漢還提當年勇,還雄心勃勃提出2024年要再次登月。印度新聞報導更是有意思,大概意思就是說:因為新冠病毒的影響,所以才讓中國搶在印度前面成為世界第三個月球採樣返回的國家。
  • 落月挖土 嫦娥五號曬出高清工作照
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    12月2日22時,經過約19小時的月面工作,嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣,並已按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。我國首次月面自動採樣工作圓滿完成。而嫦娥五號也即將進入最後一個任務階段——帶著月壤返回地球。這也是此次任務的「終極挑戰」。
  • 嫦娥五號將落月挖土,和日本小行星採樣相比,究竟誰難度更大?
    嫦娥五號是中國嫦娥系列的收官之作,一號和二號繞月探路,三號登陸虹灣,三號備份四號登陸月球背面的南極艾肯特盆地馮卡門撞擊坑,五號從登陸月球,並且採樣返回地球!j距離嫦娥五號登陸地距離嫦娥三號確實不太遠!
  • 嫦娥五號完美落月,「挖土」模式開啟
    記者從國家航天局獲悉,12月1日23時11分,嫦娥五號探測器成功著陸在月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區,並傳回著陸影像圖。作為中國探月工程「繞、落、回」三步走的收官之戰,嫦娥五號任務將從月球採集約2千克月球樣品返回地球。嫦娥五號探測器軟著陸於月球哪個區域?探測器如何穩穩地降落?
  • 落月挖土 期待「嫦娥」帶回月球「禮物」
    12月2日,在北京航天飛行控制中心拍攝的落月後的嫦娥五號探測器。歷時7天、歷經38萬公裡,嫦娥五號遠赴月球成功著陸,開啟本世紀人類首次月球採樣,標誌著中國人距離九天攬月夢想更近一步。從繞月拍攝到飛躍探測,從月背著陸到落月採樣,我國探月工程的每一個進展,都是中國航天人逐夢蒼穹的堅實足跡。期待「嫦娥」送去人類的問候,帶回月球的「禮物」。
  • 除了嫦娥五號,還有哪些探測器從太空採樣返回?
    北京時間2020年12月17日凌晨,去去就回的嫦娥五號歷時23天,順利從月球挖土而歸。 而就在11天前的12月6日清晨,日本JAXA的隼鳥2號探測器歷經6年的跋涉,將來自小行星「龍宮」的樣品送回了地球。 主動前往太空採回樣品,在人類歷史上還不多見。
  • 嫦娥五號即將返回,日本隼鳥探測器搶先回到地球,哪家難度更大?
    日本的「隼鳥二號」同樣是進行地外天體的採樣和探測任務,並返回地球,那麼他們之間,有何區別呢?日本的「隼鳥二號」探測器在2014年發射升空,在經歷了長達四年的飛行之後,於2018年抵達了一顆被命名為「龍宮」的碳制巖石小行星。2019年開始,「隼鳥二號」開始正式對該行星進行探測採樣工作。從任務上看,這兩種探測器的任務相似,她們之間卻也存在著很大的不同。
  • 嫦娥五號探測器成功著陸月球 將開啟兩天月球採樣工作
    據了解,這將是我國首次地外天體的採樣與封裝。中國航天科技集團五院的設計師們採用表鑽結合,多點採樣的方式,精心設計了兩種「挖土」模式:鑽取和表取。探測器隨身攜帶的鑽取採樣裝置、表取採樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等「神器」將精密配合,採取深鑽、淺鑽、鏟土、挖土、夾土等各種方式,採集約2千克月壤並進行密封封裝,最終有望帶回地球。
  • 探月工程嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣
    為確保月球樣品在返回地球過程中,保持真空密閉以及不受外界環境影響,探測器在月面對樣品進行了密封封裝。嫦娥五號探測器配置了降落相機、全景相機、月壤結構探測儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷,能夠在月表形貌及礦物組分探測與研究、月球淺層結構探測等科學探測任務中發揮重要作用。探測器鑽取採樣前,月壤結構探測儀對採樣區地下月壤結構進行了分析判斷,為採樣提供了數據參考。
  • 「嫦娥五號」奔月「挖土」,揭秘背後技術和關鍵「神器」
    專家們通過一系列精巧的設計和技術攻關,確保了「嫦娥」完美落月。 粗精接力靈巧避障 嫦娥五號任務的落月和近月制動一樣,都只有一次機會,必須一次成功。由於還涉及採樣後上升器在月面起飛,所以嫦娥五號的落月過程也是為後續上升器在月面起飛選擇「發射場」的過程。
  • 月球上沒有發射塔,嫦娥五號落月挖土後,怎樣返回地球?
    11月30日凌晨4點40分,嫦娥五號探測器組合體在月球軌道上成功分離,它將於12月1日在月球正面風暴洋北部的呂姆克火山登陸!組合體進入月球軌道嫦娥5號的登陸行動是如此引人矚目,因為這是自1976嫦娥5號著陸器上的機械臂和鑽探設備會在接下來的時間裡籌備如何鑽孔取樣,為了鑽取2M以下的月巖,月球表面的鑽探結構重達70-80千克,加上表面取土結構也要幾十千克,這100多千克佔了組合體的很大比例!
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    11月30日凌晨4點40分,嫦娥五號探測器組合體在月球軌道上成功分離,它將於12月1日在月球正面風暴洋北部的呂姆克火山登陸!嫦娥五號得先下去,才能考慮回來30日凌晨軌道器與返回器和著陸器和上升器分離後,兩者都在距離月面200千米的軌道上運行,準備登陸時,著陸器和上升器組合體會進入一個近月點為15千米的落月軌道,當然你不用懷疑,近月點的就在呂姆克火山上空附近。
  • 嫦娥五號即將返回,日本隼鳥探測器搶先一步抵達地球,哪家難度更大?
    同樣是進行地外天體的採樣和探測任務,並返回地球,那麼他們之間,有何區別呢?日本的「隼鳥二號」探測器在2014年發射升空,在經歷了長達四年的飛行之後,於2018年抵達了一顆被命名為「龍宮」的碳制巖石小行星。2019年開始,「隼鳥二號」開始正式對該行星進行探測採樣工作。從任務上看,這兩種探測器的任務相似,她們之間卻也存在著很大的不同。
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    2020年11月24日4:30,中國的首個月球採樣返回任務「嫦娥五號」在海南文昌發射場,搭乘長徵五號遙五火箭發射升空,奔赴月球!作為我國第六個月球探測任務,它也意味著人類時隔44年將再次從月球帶回巖石和土壤樣品,而上一次月球採樣返回任務,還是1976年蘇聯的月球24號。為什麼要去月球上挖土?