今日凌晨1時59分,大部分人都已經(jīng)進(jìn)入夢鄉(xiāng),而在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場,已經(jīng)離家23天的嫦娥五號,帶著月球“土特產(chǎn)”,悄悄著陸。
2020年11月24日凌晨4時30分,長征五號遙五運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空,將嫦娥五號探測器運(yùn)送至地月轉(zhuǎn)移軌道。
嫦娥五號的發(fā)射,標(biāo)志著我國月球探測第一階段已進(jìn)入收官之戰(zhàn)。而今晨的順利著陸,宣告我國首次月球采樣返回任務(wù)圓滿完成。
嫦娥五號由軌道器、返回器、著陸器和上升器四大部分組成,重達(dá)8.2噸,可以說是我國探月史上最復(fù)雜、重量最大的探測器。
當(dāng)嫦娥五號進(jìn)入月球軌道后,著陸器與上升器與航天器分離,落在月球上,軌道求和返回器則繼續(xù)在月球軌道上飛行,等待后續(xù)任務(wù)。
四大部分各司其職:
著陸器負(fù)責(zé)月面著陸,以及在月球上的采樣封裝;
上升器負(fù)責(zé)從月球上起飛,與軌道器對接,將樣品交接給返回器;
軌道器負(fù)責(zé)繞月環(huán)行,等待著陸器與上升器完成它們的使命后,將攜帶樣品的返回器送回地球;
返回器接過這場接力賽的最后一棒,帶著樣品回家。
作為中國探月過程的收官之戰(zhàn),嫦娥五號被寄予厚望,要實(shí)現(xiàn)中國航天史上五個第一次:
第一次打包:在月球表面全自動挖2千克土打包帶回地球,使我國將成為繼美國、蘇聯(lián)之后第三個帶回月壤的國家。
第一次從地外天體起飛:采集土壤后,上升器要從月面起飛,與軌道上的航天器會和。
在地球上發(fā)射火箭有發(fā)射架,有科研人員精心計算好的時間角度,但月球上什么也沒有,航天器只能從臨時變身發(fā)射架的著陸器上起飛,還得自力更生,自己找好角度方位,保證能順利飛向月球軌道。
第一次太空之吻:上升器與軌道器和返回器組合體在月球軌道上成功交會對接,牽手成功。
第一次回家:從月球采樣并以接近每秒11公里的第二宇宙速度返回地球。
第一次親密接觸:我國第一次對自己采集的月壤樣品的存儲、分析和研究。
但是,每一個第一次背后,都隱藏著無數(shù)技術(shù)難題:
采樣的機(jī)械臂在月球的特殊環(huán)境下能否順利完成工作?
如何密封保存樣品才能使其不受污染?
如何保證38萬公里外月球軌道上的順利對接?
返回器地球著陸時怎么保證不過因?yàn)闇囟冗^高導(dǎo)致再入失???
探測器之間怎樣實(shí)現(xiàn)即時通信?……
很多問題,沒有先例,沒有答案,也沒有辦法參考國外的經(jīng)驗(yàn),我們的科學(xué)家只能摸著石頭過河,一點(diǎn)點(diǎn)克服這些技術(shù)問題,最終交出了嫦娥五號這份也許不算完美,但仍然稱得上優(yōu)秀的最終答卷。
我國在月球表面首次實(shí)現(xiàn)國旗的“獨(dú)立展示”
就比如這次嫦娥五號回家時,是以11.2km/s的第二宇宙速度從38萬公里外的月球飛回來。
物體與空氣或其他氣體作高速相對運(yùn)動時所產(chǎn)生的摩擦力會轉(zhuǎn)化為熱力,所以我們看電影時從天而降的隕石往往是一個大火球。
如果不采取有效措施,嫦娥五號的返回艙等不到落地就燒成了灰。為此,我國使用了半彈道跳躍式再入大氣層的方法。
這個技術(shù)簡單來說,就像在太空中打水漂一樣,返回艙先以較高的第二宇宙速度進(jìn)入大氣層,然后再借助大氣層提供的升力跳起來,跳到大氣層外。
然后再以較低的7.9 km/s的第一宇宙速度重新進(jìn)入大氣層,最終落地。
被稱為未來海陸空殺手锏的高超音速飛行器也借鑒了類似的技術(shù)。
我國2018年首次試驗(yàn)的“星空2號”高超音速飛行器,因?yàn)轱w行航道較低,速度特別快,較難被防御衛(wèi)星和雷達(dá)檢測到。
在航天人的不懈努力下,我們一一克服了所有難題,才有了近日嫦娥五號返回艙的順利回歸。
曾經(jīng),我們利用美國送給我們的0.5克月巖樣品,做了很多研究,發(fā)表了40多篇論文。如今,嫦娥五號的回歸,為我們帶回了屬于中國自己的2千克月壤。
這不僅是我國航天史上的里程碑,也為科學(xué)界的研究打開了一扇新的大門,為我們研究月球演化和行星起源提供了關(guān)鍵和寶貴的資料,也為探月工程的第二、三階段打下了良好的基礎(chǔ)。
我們之所以這么努力要去月球,是因?yàn)檫~向星辰大海的第一站,就是月球。
從古至今人類都幻想著如何飛向月亮。在工業(yè)革命的推動,20世紀(jì)美蘇冷戰(zhàn)的大背景下,美國和蘇聯(lián)兩個超級大國展開了一場轟轟烈烈的“登月競賽”:
1959年9月,蘇聯(lián)發(fā)射的無人月球探測器月球2號,成為世界上第一個在月球表面硬著陸的航天器;
1967年1月,美國發(fā)射阿波羅1號,但因?yàn)橐馔馄鸹鹗谷詈絾T遇難;
1968年10月,美國發(fā)射的阿波羅8號完成了首次環(huán)月飛行;
1969年2月,蘇聯(lián)發(fā)射的首輛月球車在起飛52秒后爆炸;
1969年7月20日,美國發(fā)射阿波羅11號,宇航員尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗成為第一個登上月球的人……
在美蘇兩國冷戰(zhàn)結(jié)束后,因?yàn)楹娇栈ㄙM(fèi)的高昂費(fèi)用,探月活動逐漸降溫。
但20世紀(jì)90年代后,隨著科技的發(fā)展和國力的強(qiáng)大,許多國家又把目光投向了月球。
美國、俄羅斯等國家都制定了探月計劃,我們也制定了探月計劃,2004年正式開始實(shí)施月球探測“嫦娥工程”,用中國古代神話傳說中的月中神女嫦娥為其命名,宣告向月球進(jìn)發(fā)。
整個探月工程分為“無人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個階段。其中第一階段“無人月球探測”又分為“繞”、“落”、“回”三步走,預(yù)計將在2020年前后完成。
三步走計劃出爐后,我國就緊鑼密鼓地開始了準(zhǔn)備工作,一步步向“無人月球探測”的目標(biāo)逼近。
2007年10月24日18點(diǎn)03分,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射了我國第一顆繞月人造衛(wèi)星嫦娥一號,正式邁出了我國探月的第一步。
在之后一年的在軌運(yùn)行中,嫦娥一號為我國科學(xué)家了解月球提供了許多珍貴資料,共傳回1.37TB有效科學(xué)探測數(shù)據(jù)。
從這些影像資料中,我們獲得了全月球影像圖,構(gòu)建了月球的三維立體模型圖。
之后我國又發(fā)射了第二顆繞人造月衛(wèi)星,嫦娥二號。
最初,嫦娥二號是作為嫦娥一號的備份衛(wèi)星發(fā)射,但隨著嫦娥一號的探測任務(wù)圓滿完成,嫦娥二號又轉(zhuǎn)變?yōu)殒隙鹑柕南葘?dǎo)衛(wèi)星。
除了繞月任務(wù)之外,嫦娥二號還肩負(fù)了一些特殊任務(wù):獲取更高分辨率的月球表面三維影像和元素分布圖,探測地月與近月空間環(huán)境,為日后嫦娥三號的月球軟著陸做好準(zhǔn)備。
嫦娥三號的預(yù)選著陸區(qū)虹灣地區(qū)的高分辨率圖像,就是由嫦娥二號負(fù)責(zé)拍攝探測的。
在“繞”由嫦娥一號、二號完美完成后,2013年12月2日,為“落”而生的嫦娥三號由長征三號乙運(yùn)載火箭送入太空,肩負(fù)著“測月、巡天、觀地”的重任。
在萬眾矚目之下,經(jīng)過2天的飛行,背負(fù)全國希望的嫦娥三號于14日成功在月球?qū)崿F(xiàn)軟著陸,成為我國首個實(shí)現(xiàn)地外天體軟著陸的探測器,它的成功也是我國航天發(fā)展史上的里程碑事件。
著陸后,嫦娥三號上的著陸器和玉兔號巡視器分離,然后,它們兩個就開始了激情互拍。能移動的玉兔號還圍繞著陸器行駛一周,從ABCED五個方位與著陸器互拍,留影為念。
拍完照片后,玉兔號揮別著陸器,獨(dú)自開始了它的科學(xué)探測之旅。
雖然月兔號個頭不大,走得也很慢,為了省電和對抗低溫,還得嚴(yán)格遵守“日出而作,日落而息”的良好作息標(biāo)準(zhǔn),但它能做的事情可不少:
利用測月雷達(dá)對月球土壤的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)著陸區(qū)表面下至少分為9層結(jié)構(gòu),證明發(fā)生過多次地質(zhì)活動;
在沒有大氣干擾的情況下觀測星系、恒星活動,觀測到23顆星象;
拍攝了大量影像資料,為研究月球的地質(zhì)地貌提供了一手資料;……
不幸的是,在短短的41天探月之旅后,2014年1月25日,玉兔號發(fā)生了機(jī)構(gòu)控制故障,雖然探測功能正常,卻無法移動。
對于故障原因,有科學(xué)家猜測是因?yàn)樵聣m比地球上的沙子細(xì)小,部分月塵進(jìn)入月球車內(nèi)部造成短路,導(dǎo)致玉兔的移動系統(tǒng)發(fā)生故障。
也有科學(xué)家猜測,是玉兔號的設(shè)計出了問題,設(shè)計結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜,導(dǎo)致出問題的幾率增大。
無論如何,無法移動的玉兔號永遠(yuǎn)停留在N209點(diǎn)處。
雖然地球方面多次嘗試喚醒玉兔號,但都沒有成效。在苦苦堅(jiān)持了兩年后,2016年7月31日,玉兔號徹底停止工作。
玉兔號停止工作后不久,月球就迎來了玉兔號的接任者——玉兔二號。
2018年12月8日凌晨,搭載著玉兔二號的嫦娥四號探測器由長征三號乙運(yùn)載火箭搭載升空,在中國西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。
經(jīng)過26個日夜的飛行,在太空中過了個陽歷年的嫦娥四號,在2019年1月3日在月背著陸,成為世界上第一個在月球背面著陸的探測器。
之所以要去月背著陸,是因?yàn)樵诘厍蛏衔覀冇肋h(yuǎn)看不到月球的背面,人類也從未踏足過月背,那里古老而神秘,對我們而言始終是一個謎。
并且那里沒有地球大氣層的影響,也沒有來自地球的電磁波干擾,是開展天文觀測和研究的理想之地。
著陸后,玉兔二號與著陸器分離,開始了它的月背探秘之旅。
相比前輩玉兔號,玉兔二號上配置的科學(xué)載荷更加齊全,包括全景相機(jī)、測月雷達(dá)、紅外光譜儀、中性原子探測儀,用于月球地質(zhì)探測、宇宙天文科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究。
我國科研人員根據(jù)玉兔二號的探測數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析后,得出三個重大發(fā)現(xiàn):
月球南極艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑下方存在著2100萬億噸的重金屬元素;
著陸區(qū)爆發(fā)過多次巖漿,說明月球也曾像現(xiàn)在的地球一樣存在著活躍的內(nèi)部活動,后來不知因何原因停止了;
在隕石坑中發(fā)現(xiàn)膠狀物,疑似是由高速流星撞擊月壤產(chǎn)生出的瞬間高溫融化所致。
除了月球車,嫦娥四號上還搭載一項(xiàng)由重慶大學(xué)牽頭研制的科普載荷——“月面微型生態(tài)圈”,搭載了棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅六種生物。
2019年1月15日,第一棵來自地球的植物在月球上發(fā)芽了,我們成為了第一個在月球種棉花種土豆的民族。
嫦娥四號的圓滿成功,標(biāo)志著我們的探月工程進(jìn)入了三步走的最后一步,“回”。
2020年11月24日凌晨4時30分,長征五號遙五運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空,運(yùn)送嫦娥五號探測器至地月轉(zhuǎn)移軌道。
嫦娥五號的發(fā)射,是我國月球探測第一階段的“收官之戰(zhàn)”,它的成功標(biāo)志著我國成為了繼美國、蘇聯(lián)之后第三個從月球運(yùn)送樣本返回地球的國家。
中國探月工程的三步走的目標(biāo),逐步的都實(shí)現(xiàn)了,然而這并不是終點(diǎn),而是一個全新的開始。
下一步,我們要將宇航員送到月球上去,還要在月球上建設(shè)基地。
未來,我們還可以開采月球資源,在月球建造火箭,從月球出發(fā),去往更廣闊的星辰大海!
責(zé)任編輯:tzh
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