N種方法帶你飛向月球

2021-01-09 澎湃新聞

以下文章來源於月球旅行指南 ,作者機器人李

月球旅行指南

講述太陽系內天體探測的前生今世,解開深空之旅的神秘面紗。為中國的深空探測努力傳播知識的種子,希望有一天可以在每一個人心中生根發芽!

月球是距離地球最近的天體,

但我們對她的認知還非常有限。

月球是如何形成的?

登月是如何實現的?

月球背面有沒有外星人基地?

製造一個月球探測器總共分幾步?

許多人對這些問題充滿好奇,

卻在生活的各種誤區中與真相漸行漸遠。

今天,小編

為大家正本溯源,揭開月球的奧秘。

先來講一講——

飛向月球的N種方法

01

投擲法

原始人望著夜空中明亮的圓盤,它周期性的改變自己的形狀,是那樣的神奇。從遠古社會開始,月球就是自然崇拜的重要對象。

致敬《2001:太空漫遊》

02

吃藥法

中國古代西漢的「百科全書」《淮南子》中記載了嫦娥奔月的故事。女神嫦娥服用了西王母的不死之藥,飛升到了月亮之上,最後定居在廣寒宮。

03

爆竹法

明朝的萬戶坐在綁著古代「火箭「的椅子上,想飛上天空。火箭點燃後爆炸,萬戶獻出了生命,他成為人類「飛行」犧牲第一人。

04

魔豆法

國外的很多文學作品中都對通往月球之路發揮了極大的想像力,德國童話《吹牛大王歷險記》中,男爵敏希豪生種的魔豆長成了通向月球的豆蔓天梯。

05

大炮法

史上第一部科幻電影《月球旅行記》改編自科幻小說巨匠凡爾納的小說《從地球到月球》和威爾斯的小說《第一個到達月球上的人》。在這部只有14分鐘的無聲黑白電影中,6名科學家建造了一個子彈形的太空艙,裝入一臺巨大無比的大炮中。大炮將太空艙和科學家送上了月球。

你這些都是腦洞探月法啊?

後面就是貨真價實的了,讓我們把時間線往現代撥一撥。

06

火箭法之一:太空競賽

二戰後,蘇聯和美國開展了太空競賽,首先相繼使用火箭發射了人造地球衛星,接著又同時把目光聚焦在遠離地球38萬公裡的月球。

硬核知識

火箭來源於二戰時的飛彈技術,本質上是利用燃燒自身攜帶的推進劑而產生強大推力的運載工具,它所產生的推力將自身加速直到克服或擺脫地球的引力。目前人類所有的月球探測,都是通過火箭將月球探測器或者載人飛船送入飛向月球的軌道。

沒有碰到月球,也算成功探測嗎?

月球探測早期,探測形式通常會以飛掠為主;隨著技術的成熟和對月球特性的深入了解,逐漸過渡到環繞、著陸和巡視等,最高級的形式是採樣返回。月球1號發現月球沒有磁場,並探測了空間環境等,可以說取得了成功。

此時的美國,無人月球探測接連失敗。1961年5月25日,甘迺迪總統發表了著名的演說,歷史上最宏大的工程「阿波羅」計劃拉開了大幕。

為了給載人登月做準備,美國先後發射了軟著陸探測器和月球環繞衛星,蘇聯也沒有等閒視之,並且分別趕在了美國的前面。

經過充分的準備,美國厚積薄發,終於上演了逆襲的勵志大片。1969年7月20日,阿波羅11號著陸月球表面,美國太空人阿姆斯特朗實現人類首次月面行走。

阿波羅計劃自1961年至1972年,歷時約11年,成功實現6次載人登月,共有12名太空人登上了月球。

那開始一直領先的蘇聯沒有載人登月嗎?

蘇聯為載人登月也做了大量的工作,但由於其他等複雜的原因,最終還是終止了,但無人月球探測繼續進行,並創造了多個世界第一。

一直到1976年,蘇聯的月球24號成功的第三次從月球帶回了月球土壤和巖石的樣本,給蘇聯時期的探月之路畫上了一個休止符,也成為了美蘇月球爭霸賽的絕唱。月球上又恢復了往常的平靜。

07

火箭法之二:科學探索

那人類後來又探月了嗎?

探月之路暫時沉寂下來。這一等就是14年。一直到1990年,日本發射了飛天號探測器,再續探月前緣。後來,美國發射的探測器意外發現月球的南極和北極可能有水,從而激發了探月的第二個高潮。除了美國,中國、日本、歐洲、印度等紛紛加入到探月的隊伍中來。

中國在21世紀提出了自己的探月大三步「探登駐」和小三步「繞落回」的戰略,並命名為——

嫦 娥 工 程

嫦娥1號、嫦娥2號實現繞月飛行

嫦娥3號軟著陸在月球的正面

嫦娥4號實現人類首次月球背面著陸

嫦娥5號將實現月球採樣返回

中國將人類探月的接力棒攥在手裡,

開始引領起新一輪的人類探月之路。

好激動呀!

我們說了飛向月球的昨天和今天,再來說說明天,聊聊那些還停留在科學家的大腦裡或實驗室裡的「黑科技」。

07

電梯法

科幻小說家亞瑟·克拉克在《天堂之泉》中想像了能夠將貨物和人極其廉價地送入太空的電梯,而如今工程師發現以納米技術為基礎,太空電梯有望從科幻走向現實。

在地球和月球上各建造一部基於碳納米管材料的太空電梯,探測器或飛船就可以在兩部電梯之間實現多次重複的運輸。

08

雷射推進法

由於雷射具有能量集中、方向性強的特點,因此可以利用大功率的雷射器,從遠距離將雷射射入探測器的推力器中,燃燒其中的燃料使等離子體爆炸產生反衝力推動探測器前進。

09

太陽帆推進法

風箏飛上天空靠的是風的升力,而在宇宙裡飛行的太陽帆靠的是太陽光的壓力。光雖然沒有質量,但是組成光的每個光子都有一定的動量。當光子撞在帆上被吸收時,按照動量守恆原理,太陽帆就會獲得額外的動量。

不過太陽風總是不夠「給力」,那為何不借地球上大功率雷射陣列發射的「東風」呢?霍金提出的「突破懾星」計劃中,幾克的納米飛船能飛向距地球約4.25光年的半人馬座比鄰星,所採用的方法本質上就是「雷射推進法」+「太陽帆推進法」的組合。

10

反物質法

反物質是一種和正常物質的質量完全相同、但電荷相反的物質。當反物質和正常物質碰撞時,正反物質的質量將全部轉化為能量。就目前已知的所有物理反應,這是效率最高的燃料。

《星際迷航》中企業號飛船飛行所使用的就是反物質。這個方法距離實用應用非常遙遠,實驗室裡製造的反物質所產生的能量只能讓一盞100瓦的燈泡點亮5分鐘。

飛向月球的方法還有電磁彈射、核動力火箭、無工質微波推進、馬赫效應推進、空間曲率法等多種方法,這裡就不一一介紹了。

看來探測器乘坐火箭飛上月球還是最為靠譜的方法

本文轉載自微信公眾號:月球旅行指南

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原標題:《N種方法帶你飛向月球》

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