【科普中国】成功!成功!成功!
  来源:科普中国
2020-11-24 09:32:50

(本文由黑龙江省科协与黑龙江日报客户端联合发布)

11月24日4时30分

中国在文昌航天发射场

用长征五号遥五运载火箭
成功发射探月工程嫦娥五号探测器
火箭飞行约2200秒后
顺利将探测器送入预定轨道
开启我国首次地外天体采样返回之旅

图片来源:新华视点

嫦娥五号的成功发射
是中国探月工程的第六次任务
是中国航天领域的一次重大飞跃
是国家科技实力的硬核显示

本次发射,长征五号的作用是什么?

本次使用的火箭是长征五号遥五火箭,是长五系列运载火箭的第二次应用性发射,第一次应用性发射是7月升空的天问一号火星探测器。

今年5月升空的是长征五号B遥一运载火箭,属于长五的改进型,取消了第二级氢氧发动机,因此比长五基本型短了几米,看上去更胖些。

嫦娥五号是中国探月工程第六次任务,前五次任务分别为嫦娥一号、二号、再入返回飞行器、嫦娥三号和四号探测器,五次任务全部成功,时间跨度从2007年至2018年,使用的是长征三号甲和长征三号乙改二型运载火箭。

长征五号火箭的出现使探月工程有了更强大的支持,能够将8吨多的载荷送到月球轨道上(嫦娥四号只有近4吨的质量)。


嫦娥五号要去月球做什么?

与前几次探月任务相比,嫦娥五号最大的特点是要将月球上的岩石样本带回地球,也就是探月工程中“回”的要求。

嫦娥5号月面工作想象图,图片来源:新华网

嫦娥一号和二号实现了“绕”月探测,嫦娥三号和四号实现了“落”月探测,成功实施月面软着陆,现在嫦娥五号将把月岩样本带回地球,对于技术要求更高。

为了实现样本返回,嫦娥五号在抵达环月轨道时将在月球上实施一次分离,着陆器、上升器形成组合体实施月面软着陆,轨道器和返回器在距离月面200公里高度的轨道上运行。

着陆器组合体在分离后进入近月点15公里的着陆准备轨道,实施软着陆。这方面技术储备已经嫦娥三号和四号验证,且升级了全自助避障系统,配合7500N变推发动机,嫦娥五号的着陆精度会比嫦娥四号更优异。

完成月面软着陆后,着陆器上的抓取装置可对月面下方2米深度的月岩进行钻探,任务目标是收集到至少2公斤的月岩、月壤样本。

采集完成后,着陆器组合体中的上升器将携带月壤样品从月面起飞,这是前几次探月任务中所没有的动作,也是嫦娥五号任务的关键。

嫦娥五号上升器从月面起飞的想象图,图片来源:新华网

上升器从月面起飞后,将在距离月面200公里的环月轨道上与轨道器组合体对接,将采集到的样品转移到返回器上,然后返回地球。

这部分技术已在嫦娥五号T1试验器得到了验证,2014年时T1试验器以每秒11.2公里的速度进入地球大气层,利用多次弹跳的方法返回,就像打水漂那样利用大气进行减速,最终降落在内蒙古中部的预定着陆点。

嫦娥五号的发射奠定了哪些基础?

相比航天员手动采样,无人探测器的优势比较明显,能够在月面环境不太理想的区域收集样本。

嫦娥五号的着陆点位于月球正面的吕姆克山脉,并非靠近月球南极位置。

吕姆克山脉作为着陆点的消息在2017年已经对外公布,这里有比较大块的月海,从整体地势上看比较平缓。

在嫦娥五号任务成功的前提下,嫦娥六号有可能进行任务拔高,对月球南极进行采样。

因为月球南极很有可能是月球的“中东”,充满了水冰资源,而谁获得甚至控制了这些资源,谁就能在月球上站稳脚跟。

水资源除了能解决宇航员饮用水的问题,还能制造火箭燃料,水电解形成的氢气和氧气可作为火箭氢氧发动机的燃料。

美国宇航局2024年重返月球计划的着陆点就选择月球南极,印度的登月探测器也瞄准月球南极。

不难判断,嫦娥五号任务成功之后,嫦娥六号有望征服月球南极。

期待嫦娥五号后续精彩旅程,

期待荣耀归来的那一刻!

本文专家:林文杰,工程师,川陀智库高级研究员