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重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,比小行星采樣更難

 星辰大海種花家 2020-11-24

“挖土黨”嫦娥今天晚上就要出發(fā)了......抱歉,,是明天凌晨,,別搞錯了,是今天晚下半夜,!為啥要再三強調(diào)呢,,因為馬大哈的筆者買的火車票就是這樣過期的,嫦娥五號預計在24日(周二)凌晨4時25分至5時15分發(fā)射,,順利的話下個月某天,我們就能親眼見證從月球回來的月壤樣品了,!

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

嫦娥五號月球采樣到底有多難?

嫦娥五號是中國嫦娥系列的收官之作,,一號和二號繞月探路,,三號登陸虹灣,三號備份四號登陸月球背面的南極艾肯特盆地馮卡門撞擊坑,,五號從登陸月球,,并且采樣返回地球!

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

一個完美的循環(huán),,而嫦娥五號也將馬上出發(fā),它未來在哪里登陸,,難度究竟有多大,,這月球直徑只有3470千米,表面積3800萬平方千米,,也就比非洲大一點,,這落下去,,會在阿波羅登月的附近嗎?不妨順便證明下美國人在半個多世紀以前到底等月沒,?

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嫦娥五號登陸地:風暴洋北部

風暴洋在月球正面左上角位置,詳細地點是在北部的呂姆克火山附近,!月面坐標為北緯40.8°,、西經(jīng)58.1°,,它是風暴洋北部一座高大的山脈,底部直徑達到了70千米,,最高處大約為1100米以上,。j距離嫦娥五號登陸地距離嫦娥三號確實不太遠!

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嫦娥五號登陸地

從月球全圖上看,,和三號真的很近,也就隔這個半個月球高原地帶而已,!但很可惜嫦娥五號沒有帶月球車,,要不然可以派出月球車去看看它的前輩三號,當然開玩笑了哈,,這個距離在月球上至少也就數(shù)百千米,,小兔子一年就跑幾百米,這得跑到猴年馬月??!

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登月詳細地形以及幾個備用登陸點

有阿波羅飛船在附近著陸嗎,?

很抱歉沒有,,阿波羅登月任務中沒有一個靠近風暴洋的,基本都幾種在正面正中附近,,如下圖:

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當然咱也沒空去理會阿波羅登月真假的問題,畢竟都已經(jīng)成為公論,,再有就是人家的事情,,愛咋咋地,咱還是把自己的樣品取回來才是王道,!

嫦娥五號取樣到底有多難,?

繞月、落月,、月球車分離,,咱已經(jīng)執(zhí)行過兩次,每次都非常順利,,可以說是輕車熟路,,但登月范圍完全不同于前幾次任務,反而和阿波羅載人登月非常相似,,兩者結(jié)構(gòu)幾乎就沒有區(qū)別,!

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,比小行星采樣更難

任務不同一:發(fā)射時質(zhì)量更大,,嫦娥5號重達8.2噸,,而三號四號則只有3.8噸,。

任務不同二:月球軌道上會留存軌道器和返回器,然后著陸器和上升器分離著陸月球,;

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任務不同三:任務完成后,,上升器會以著陸器作為發(fā)射平臺,脫離月面返回月球軌道,;

任務不同四:月面采樣任務和月球軌道樣品交接,前者會打孔深入月面以下2米取樣,,后者需要在月球軌道上交接樣品,,流程復雜,難度極高,。

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

任務不同五:對接,上升器需要和軌道器對接后才能轉(zhuǎn)移樣品,,月球軌道上對接,還是第一次操作,,還要保證樣品正常交接,,同樣是重中之重!

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

之后的返回,,2014年10月嫦娥五號T1飛行試驗器小飛已經(jīng)走過一次了,咱就不多說了,,盡管難度也很大,,但第二次執(zhí)行總比第一次要容易些!

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

阿波羅登月飛船發(fā)射后的狀態(tài)變化,,順序1、發(fā)射,,2,、近地軌道,3,、月面登陸,,4、月球軌道對接

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嫦娥五號任務狀態(tài)變化

與日本的“龍宮”彗星采樣相比,,誰更難一些?

2014年12月3日,,日本隼鳥二號在種子島被H-IIA火箭發(fā)射升空,目標是編號為162173 Ryugu的小行星,,它是一顆阿波羅型小行星,,遠日點1.415AU,近日點0.963AU,,和地球軌道相交,它于2019年2月22日,,隼鳥2號成功登陸小行星“龍宮”(Ryugu),發(fā)射大金屬彈制造出人工隕石坑,。

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

2019年7月11日,隼鳥2號二度成功登陸小行星“龍宮”成功采集樣品后,,在小行星附近繼續(xù)深入探測,,2019年11月13日,隼鳥二號開啟離子發(fā)動機,,準備返回地球,,預計將于2020年12月底在澳大利亞中南部的伍麥拉伍麥拉火箭試驗場著陸!

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嫦娥五號和龍宮小行星采樣相比,,誰的難度更大?

月球采樣的國家除了前蘇聯(lián)和美國以外,,暫時還沒有第三國,,當然嫦娥五號成功了就是老三,而小行星采樣,,2003年5月9日發(fā)射的隼鳥號是第一名,,當然這個是日本的探測器,2016年9月8日發(fā)射的美國的奧西里斯-REx探測器在小行星101955(貝奴)采樣后將于2023年返回,!

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按時間上算隼鳥號第一,隼鳥二號第二,,奧西里斯-REx探測器第三,,按國家算,日本第一,、美國第二,,小行星采樣返回同樣難度很大,,比如深空測控技術,需要全球性的測控網(wǎng)絡來鋪墊,,否則那絕對是肉包子打狗,!但日本和印度都沒有全球性的測控網(wǎng)絡,深空探測使用了NASA的深空網(wǎng)絡,!

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貝奴小行星

另外還有深空長時間工作的離子發(fā)動機也是技術難點,不過化學燃料火箭也能完成,,但顯然離子發(fā)動機更有優(yōu)勢一些,!

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,比小行星采樣更難

但從整體執(zhí)行難度上來看,,月球采樣返回的難度要高一個數(shù)量級,,首先第一點,月球的第一宇宙速度是1.68千米/秒,,逃逸速度是2.4千米/秒,,要從月球上逃逸,還是需要準備一番的,,因此嫦娥五號才需要像阿波羅登月飛船那樣,,具有多個子系統(tǒng),互為依托,,互相制約,,任務環(huán)節(jié)的每一步難度都極大。

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

貝奴和龍宮小行星的逃逸速度很小,,北京理工大學自動化學院副教授曾祥遠曾在2018年接受采訪時表示,,“‘龍宮’小行星直徑約1公里,,表面的重力加速度約為地球的十萬分之一,其表面逃逸速度量級別為cm/s,,在龍宮上登陸難度是保持穩(wěn)定,,飛離如蜻蜓點水,無需增加額外的逃逸發(fā)動機,!

重返月球:1976年來首個月球取樣探測器,,比小行星采樣更難

而月球無論登陸還是起飛,都必須消耗相同的燃料來減速和加速,,所以從整體上看,,無論是測控復雜程度還是登陸與采樣以及交會對接技術,絕不是小行星采樣任務所能比拼的,,當然日本小行星采樣先進的一方面我們也絕不否認,!

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印度曼加里安探測器

當然印度也向火星發(fā)射了曼加里安探測器,而且成功入軌,,一直到現(xiàn)在還在正常工作,,在這方面我們的確不如印度,但相信沒有人認為印度的宇航技術比中國高明吧,!

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