相信大家最近都在等待這一天的到來,嫦娥五號終於帶著月球樣本返回地球了。在2020年11月24日發射升空以來,嫦娥五號探測器先後完成登月、月面取樣、月面起飛、交會對接等過程,最後返回地球,整個月球任務耗時23天。這個任務是比較複雜的,耗時時間也比較長,可能有一些朋友感到疑惑,在2020年12月3日上升器就已經帶著樣本進入月球軌道,在2020年12月6日與軌道器、返回器組合體進行了交會對接並移交樣本,在2020年12月12日嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施第一次月地轉移入射。至此,軌道器、返回器組合體已經在月球軌道等待了6天。為什麼返回器在收到樣本以後不是直接返回地球,而是需要等待這麼長時間呢?
一般情況下,一艘發射飛船前往另一個星球,有時候需要考慮到發射窗口,如今年7-8月就是火星探測器的發射窗口,所以今年的火星探索任務都集中在這個時間開啟,雖然今年3個火星探測器發射時間略有不同,但是差別不會很大。同樣的,從月球返回地球的飛船有時候也需要考慮到發射窗口。從月球飛回地球的飛船主要需要考慮到地球的自轉、公轉等影響因素,如果著陸區非常大,那窗口要求可能就比較低,如果著陸區很小,窗口可能就很小了。
60年前阿波羅11號登月飛船返回地球時著陸區非常大,掉到太平洋就可以了,所以阿波羅11號飛船在完成登月後,能夠在短時間內快速返回地球,而不需要在月球軌道等待太長時間,說走就走。相比之下,嫦娥五號探測器的著陸區就非常小,所以需要考慮到返回地球的時機。如果返回時機過早或者過晚,都可能會飛到著陸區外,甚至可能直接墜落大氣層燒毀或者錯過地球。因此,嫦娥五號軌道器、返回器組合體在月球軌道等待了6天才開始返回地球。這個時間長,並沒有說明我們的嫦娥五號探測器比阿波羅飛船落後,恰恰證明了嫦娥五號探測器在著陸精準度這一方面更勝一籌。要知道,以接近地球第二宇宙速度返回地球,並精準著陸到很小的著陸區,難度之大超乎想像。如果著陸區非常大,或者只需回到地球就算成功,那探測器就基本上不需要等待了,基本上可以直接返回。
為什麼美國可以在短短8年實現登月
上世紀阿波羅載人登月計劃在1961年提出,在1969年就成功登陸月球,從提出計劃到成功登月,美國僅僅用了8年時間,我們在2007年發射了嫦娥一號,到現在我們已經持續了10多年,為什麼這麼長時間我們還沒實現載人登月,難道是技不如人嗎?事實上,並非技不如人,相反也顯示了我們的探月工程是穩步推進的,之前我們發射的月球探測器成功率達到100%。
美國能夠在短時間內實現載人登月,與他們高頻率發射探測器、飛船有關,如勘測者號系列探測器、徘徊者號系列探測器、月球軌道環行器、雙子星座號飛船計劃等。短短幾年時間內有近30個探測器/飛船為載人登月同時驗證著陸、起飛、對接等技術,有一些探測器基本上是同時進行的,所以可以大幅度縮短時間。當然,在載人登月前這些探測器有一部分以失敗告終,成功率是比較低的。相比之下,我們目前只發射了5個月球探測器,如果我們也在短時間內發射大量的探測器、飛船為載人登月進行技術驗證,或許在不久的將來我們也可以實現載人登月。
中國未來有沒有載人登月計劃
截止至目前,只有美國實現了載人登月,相信很多朋友也在關注誰會成為世界上第二個載人登月的國家。從當前的科技發展情況來看,我們國家和俄羅斯都是有這方面的潛力的,因為這兩個國家也具備載人航天、登陸月球的能力。那我們接下來是否會有載人登月的計劃呢?現在嫦娥五號探測器已經實現月面起飛、軌道交會對接、再入返回等技術,這些技術都是載人登月的必要技術,可以認為是為未來載人登月打基礎,現在我們需要的,或許就是一款超大推力的火箭,等有了更強大的火箭,載人登月就不是什麼難事了。至於什麼時候才實施載人登月,暫時不清楚。
未來除了可以實施載人登月以外,我們還可以展開更多更複雜的宇宙探索任務,如探索木星等行星,甚至發射探測器前往火星取回火星樣本。由於火星與地球的距離比較遠,再加上火星的環境比月球的情況更複雜,如火星質量更大,還有一個稀薄的大氣層,所以探測器從火星返回地球的難度會非常大。不過,隨著科技的進步,這些難題都會解決的。在很久以前,我們可能都沒法想像現在我們已經取回月球樣本了,這就是科技的力量。
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