嫦娥「五姑娘」已經完成採集、打包並發貨,踏上了「回娘家」 的旅程。接下來,我們只需要靜待籤收來自月球的「禮物」。
按照計劃,進行派送的返回器將最終著陸在內蒙古四子王旗。返回地球的路上,嫦娥「五姑娘」要經歷多少關卡?為何選擇在內蒙古降落?12月 7 日,記者採訪了中科院紫金山天文臺、南京航空航天大學的相關專家。
嫦娥五號踏上回家路
路上玩起「打水漂」
12月 6日凌晨,嫦娥五號上升器與軌道器和返回器組合體成功上演 「月宮之吻」,完成月壤樣品的 「收件 」工作。自此,嫦娥五號正式踏上回家之旅。
嫦娥五號到底什麼時候回來呢?許多人都非常關心。據中國航天科技集團官網此前消息,此次嫦娥五號任務總共歷時 23 天,將採集約 2 千克的月球巖石、土壤樣本返回地球。從 11 月 24 日凌晨發射到12月7日,已經 13 天,時間已經過半。
「 目前,嫦娥五號進入環月等待階段,準備擇機返回地球。」 中科院紫金山天文臺研究員吳昀昭介紹,在環月等待飛行過程中,軌道器、返回器組合體進行軌道維持,等待月地入射窗口的到來,做好返回地球的準備。
回家之路,遙遙 38萬公裡,每一步都充滿風險與挑戰。「返回是一個大難題,此次返回器進入大氣層的速度接近第二宇宙速度。」 吳昀昭說,以這樣的速度返回地球,如果不能 「 踩上一腳急剎車 」,返回器會在大氣層中燒蝕殆盡。
為了讓嫦娥五號平安回家,科學家們想了一個辦法,讓它玩起 「打水漂 」。具體來說,嫦娥五號的返回器會先高速進入大氣層,隨後藉助大氣層提供的升力 「 跳」起來,再以第一宇宙速度重新進入大氣層返回地面,就像是 「打水漂 」 一樣。
為返回器披上「防熱服」
確保嫦娥五號平安回家
即便採用「 打水漂 」方式返回,返回器再入大氣層仍然會面臨一些挑戰。現代快報記者了解到,返回器再入速度大、時間長,表面溫度最高可達 2000 多攝氏度。如果傳到內部,將對攜帶的月球 「土特產」 產生影響。為此,科學家們採取了一系列措施來保證嫦娥五號返回器平安回家。
巧妙設計返回器外形。返回器就像一個窩頭,側面挖一個洞,洞裡面就是推力器。在大氣層飛行時,返回器不僅會受到阻力,也會產生一定升力。靠著這一點點升力,返回器就能成功實現半彈道跳躍方式返回。
為返回器披上 「防熱服」。返回器採用蜂窩結構防熱層,裡面填充了新型耐燒蝕材料。在氣動加熱導致溫度升高時,這種新型材料能讓返回器與熱流有效隔絕。
自主飛行過 「 黑障」。據了解,返回器兩次高速進入大氣層都會產生「黑障」現象。高速摩擦會使返回器表面氣化,產生等離子鞘套,屏蔽了返回器與地面的聯繫。雖然「黑障」過程中天地通信中斷,但並不意味著返回器會失控,一些重要指令在進入「黑障」前已經寫入返回器,返回器可以按照預設內容來執行指令。
預計在內蒙古著陸
神州飛船十一次回家都在這裡
按照計劃,嫦娥五號返回器最終將在內蒙古四子王旗降落。
「 太空飛行器的回收有著嚴格的條件和要求,並不是想落在哪裡就落在哪裡。」南京航空航天大學航天學院教授聞新說,為了確保航天員和太空飛行器安全順利地返回地面,航天大國對載人太空飛行器返回艙著陸場的選擇非常謹慎。目前,俄羅斯和中國主要選擇開闊的大草原,而美國則選擇在海上降落。
聞新告訴現代快報記者,根據太空飛行器運行軌道的特點,著陸場必須同時具備 4 個基本條件:一是太空飛行器將從這個地區上空多圈次通過;二是場地要開闊;三是地勢要平緩,地表要足夠堅硬;四是這一地區天氣狀況要良好。
△ 中國探月工程規劃圖 聞新供圖
內蒙古四子王旗航天著陸場位於內蒙古中部阿木古郎大草原,是我國最重要的航天著陸場。聞新說,中國的神舟一號至神舟十一號飛船,都在這裡成功著陸。
「作為著陸場,阿木古郎大草原各方麵條件都比較優越。」 聞新介紹,這裡屬於沙質草原,地勢平坦開闊,沒有大的河流湖泊,屬中溫帶大陸性氣候。全年乾燥少雨,空氣能見度高。此外,這一地區人煙稀少,每平方公裡人口不超過 10 人,非常適宜太空飛行器著陸。