还有一个多月,2020年就要结束了。不过,勤劳的中国航天人和科学家们仍在奋战。11月下旬,文昌卫星发射中心的101发射工位将再次迎来一位体重800多吨的客人——长征五号遥五运载火箭。而此次,她也将前往从未去过的目标——月球。这也是自去年年底以来的11个月内,“长征五号”系列运载火箭的第4次发射。正所谓“长五遥五送嫦五,冬月奔月去探月”。
长征五号遥五运载火箭垂直转运至发射区(图片来源:新华社记者 郭程)。而搭乘这枚“长征五号”运载火箭的旅客,便是大家已经熟知的“嫦娥五号”。在静静等待了3年之后,这位我国的使者,将开展月表采样返回任务,替我们带回月球的第一抔土。值得一提的是,此次任务将是迄今为止,我国最复杂的航天任务。今天我们就来拆解一下这项最复杂任务,看看嫦娥五号将如何采样、如何将宝贵的月壤送回地球。
月球的珍贵土壤,将怎样被带回地球?中国科普博览。中国科学院网络化科学传播平台门户。要想将一部分月壤样本带回地球,毫无疑问地,我们需要有一个从月球起飞的火箭(即上升器),她能够携带着这些月球纪念品离开月球。但是,在离开月球之后,我们会有若干个选择:在月球轨道上停泊一会儿,或者是直接返回地球。直接返回地球这个选择听起来非常简单直接,也确实能省下好多事情,苏联三次月球表面采样任务便是这样开展的。
但是,由于人类目前还没有在月球建立火箭制造基地,因此这枚上升器必须由地球出发,再将封装好的月壤样品送回地球表面。这就意味着上升器会需要携带有返回地球所需要的全套物资,就会导致其变重。而如果上升器变重,相应地,就需要更多的燃料,才能将其送到月球表面,最终会导致探测器整体起飞质量的大幅增加。
即使“长征五号”尽管是我国现役运力最大的火箭,这样的起飞质量需求对她来说,也很难满足,毕竟她月球转移轨道的投送能力是8吨左右。因此,我们的上升器为了多装月壤,只能轻装上阵,放弃一些不必要的物资,在月球轨道上飘一段时间。既然在月球轨道上有一个等待返回的火箭,那么势必需要一个轨道器待命,为火箭提供返回地球的动力。
而一般的,轨道器是不具备再入设计的,因此,需要一个再入器,来抵抗火箭以接近第二宇宙速度再入地球时产生的高温。同时,为了减少返回的负载,在对接完毕之后,上升器还需要进行样品的转移与交接,将样品从上升器中装入再入器,进行封装。最后,我们还需要把上升器从月球轨道上送下去,也就有了着陆器的设计。嫦娥五号结构图(图片来源:百度百科)。
所以我们可以看到,相比于前面“嫦娥一号”到“嫦娥四号”的月球探测器,“嫦娥五号”的结构复杂得多,足足有4个主要部件——上升器、着陆器、再入器和轨道器,而“嫦娥一号”与“嫦娥二号”仅仅是一个轨道器,“嫦娥三号”与“嫦娥四号”也只有一个着陆器与一个巡视器。