2020年12月6日凌晨3點(diǎn),,隼鳥二號(hào)回收艙降落在澳大利亞南部沙漠地帶,,JAXA的工作人員在澳空軍的協(xié)助下成功回收了著陸器,而隼鳥二號(hào)探測(cè)器則在地球附近釋放回收艙后,,已經(jīng)利用剩余燃料轉(zhuǎn)向探測(cè)小行星1998 KY26,,預(yù)計(jì)將于2031年抵達(dá)! JAXA工程師取回探測(cè)器返回艙 再過幾天嫦娥五號(hào)的月壤樣品也將返回地球,,12月全球矚目的航天任務(wù),一個(gè)是來自數(shù)億千米外的龍宮小行星,,還有則是38萬千米外的月球,,到底哪個(gè)任務(wù)更難一些? 隼鳥二號(hào)的任務(wù)簡介 隼鳥二號(hào)的前身是隼鳥號(hào),,但兩者無任務(wù)關(guān)聯(lián)性,隼鳥號(hào)采樣的是絲川小行星,,隼鳥二號(hào)的目的地是162173 Ryugu龍宮小行星,,它是一顆阿波羅型小行星,遠(yuǎn)日點(diǎn)1.415AU,,比較靠近火星軌道,,近日點(diǎn)0.963AU,它的軌道和地球軌道是交叉的,,不過它的軌道傾角是5.88度,,所以它不會(huì)和地球相撞! 龍宮小行星和探測(cè)器的靠近軌跡 隼鳥二號(hào)的目標(biāo)是抵達(dá)龍宮小行星,,對(duì)其觀測(cè)與研究,測(cè)繪其地形,,并選定比較平坦的地點(diǎn)采樣,,再在等待返回的時(shí)間里對(duì)小行星繼續(xù)展開科研項(xiàng)目,最后飛離小行星返回地球,,整個(gè)任務(wù)歷時(shí)月6年,。 任務(wù)難點(diǎn):測(cè)控,、引力彈弓轉(zhuǎn)向小行星軌道,,伴飛小行星和著陸,采樣和第二宇宙速度返回地球,。 嫦娥五號(hào)任務(wù)簡介 嫦娥五號(hào)是中國嫦娥計(jì)劃繞落回中的終極任務(wù),,采樣返回,目的地是38萬千米外的月球風(fēng)暴洋北部呂姆克火山附近的月巖,,包括月表土壤和月面2米深度下的月巖,,嫦娥五號(hào)的前身三號(hào)和四號(hào)分別已經(jīng)在虹灣和月球南極艾肯特盆地,。 采樣成功后飛離月面,,與軌道器對(duì)接,,轉(zhuǎn)移月壤樣品后返回地球,整個(gè)任務(wù)歷時(shí)月23天,。 任務(wù)難點(diǎn):測(cè)控、月面著陸,、鉆孔采樣,、月面起飛,月球軌道對(duì)接和轉(zhuǎn)移樣品,,第二宇宙速度返回地球,。 嫦娥五號(hào)與隼鳥二號(hào),兩者誰更難一些,? 就任務(wù)性質(zhì)而言,,兩者都是采樣返回,但一個(gè)是遠(yuǎn)在數(shù)億千米外的小行星采樣,,一個(gè)在月球上采樣,,看起來似乎是日本的隼鳥二號(hào)更勝一籌,但事實(shí)上各有千秋,,而且從整體技術(shù)水準(zhǔn)而言,,嫦娥五號(hào)碾壓隼鳥二號(hào)! 1、運(yùn)載火箭技術(shù)哪家強(qiáng),? 盡管這個(gè)任務(wù)聽上去數(shù)億千米很嚇人,,但隼鳥二號(hào)而質(zhì)量只有609千克,因此隼鳥二號(hào)的火箭是H-IIA 202型運(yùn)載火箭也無需太大運(yùn)載能力,,H-IIA的近地軌道大約是15噸,,和長征七號(hào)的水平差不多! 嫦娥五號(hào)的總質(zhì)量約為8.2噸,,長征五號(hào)的近地軌道運(yùn)載能力為25噸,完勝隼鳥二號(hào),,H-IIA為氫氧機(jī),,長征五號(hào)助推器為液氧煤油,芯級(jí)也為氫氧機(jī),,當(dāng)然H-IIA作為2001年首發(fā)的火箭,,而長征五號(hào)則是2016年首發(fā),,有點(diǎn)勝之不武哈! 2,、探測(cè)器測(cè)控難度相比誰更難? 隼鳥二號(hào)和嫦娥五號(hào)都需要全球測(cè)控網(wǎng),,所以兩者難度起點(diǎn)是一樣的,,當(dāng)然深空大延遲微弱信號(hào),月球的難度還是無法隼鳥二號(hào)相比,,畢竟距離擺在那里,,但JAXA(日本宇航局)可以使用NASA的全球測(cè)控網(wǎng),而我國只能使用自己的測(cè)控網(wǎng),,盡管有歐空局提供測(cè)控幫助,,但即使沒有我國仍然能獨(dú)自搞定! NASA的深空測(cè)控網(wǎng) 另一個(gè)難度則是深空探測(cè)器定位,,日本的隼鳥二號(hào)不知道用了哪里的甚長基線定位系統(tǒng),如果沒有用NASA,,那么他們用的自己的跨度大約2300千米的干涉系統(tǒng),。 日本口徑2300千米的VERA 這個(gè)干涉陣列的口徑不算小,,但局限于日本的國土面積,,即使用石垣島和小笠原仍然稍顯不足。 中國的深空測(cè)控定位系統(tǒng)包括5臺(tái)大型射電望遠(yuǎn)鏡:1987年建成的上海佘山25m射電望遠(yuǎn)鏡,、1993年建成的烏魯木齊25m射電望遠(yuǎn)鏡、2006年建成的北京密云50m 射電望遠(yuǎn)鏡和昆明40m射電望遠(yuǎn)鏡,,以及2012年建成的上海天馬65 m望遠(yuǎn)鏡,。 中國的VLBI測(cè)控精度在火星軌道距離內(nèi)已經(jīng)可以精確定位,,所以從兩個(gè)深空測(cè)控水準(zhǔn)上來說,,中國不缺乏技術(shù),唯一缺的就是經(jīng)驗(yàn),,當(dāng)然我們的天問火星探測(cè)器已經(jīng)在路上,,所有的設(shè)備都是咱自己的,未來還會(huì)缺經(jīng)驗(yàn)嗎,? 天問探測(cè)器 3、登陸小行星和登陸月球 小行星龍宮的重力加速度極小,難點(diǎn)是控制探測(cè)器在著陸過程中不要讓探測(cè)器摔得太慘,,錯(cuò)開亂石堆,,所以它沒有嫦娥五號(hào)登陸月球那么有儀式感,一旦進(jìn)入下降軌跡,,那么只能登陸月球,,否則再無第二次機(jī)會(huì),而隼鳥二號(hào)則不一樣,,可以反反復(fù)復(fù)登陸好幾次,,因?yàn)辇垖m的重力加速度太小了,想走就走,,想留就留,。 就著陸技術(shù)而言,,嫦娥五號(hào)難度是著陸龍宮的數(shù)倍,,不過龍宮在于信號(hào)延遲太久,,但兩者都為自主操作選擇,,而龍宮由于在小行星上著陸,人工干預(yù)更高,,當(dāng)然也有更多的時(shí)間干預(yù),,因?yàn)轹励B二號(hào)被設(shè)計(jì)成如果著陸過程中沒有接到后續(xù)指令,在某個(gè)時(shí)間后它會(huì)返回伴飛高度等待指令,,簡單的說,,JAXA的科學(xué)家可以“多玩”幾次(保護(hù)性設(shè)計(jì),未來中國小行星采樣的探測(cè)器,,應(yīng)該會(huì)參考),。 4,、采樣難度 隼鳥二號(hào)也有采掘龍宮內(nèi)部的巖石,,嫦娥五號(hào)則使用了月面鉆探技術(shù),這個(gè)復(fù)雜度比隼鳥二號(hào)要更高,,嫦娥五號(hào)的關(guān)鍵是如何挖出土壤并準(zhǔn)確放置在上升器中,,隼鳥二號(hào)則是在采樣時(shí)不要飄離龍宮小行星,因?yàn)檫@顆小行星的引力實(shí)在是太小了,。 5、著陸器返回軌道 由于龍宮小行星引力極小,,所以隼鳥二號(hào)探測(cè)器都是整體設(shè)計(jì),,而嫦娥五號(hào)則因?yàn)樵虑蛞θ匀槐容^大,所以采用軌道器+返回器和上升器+著陸器的設(shè)計(jì),起飛難度極大,,而且著陸器必須穩(wěn)固,,否則起飛過程會(huì)翻倒。 從這點(diǎn)上來看隼鳥二號(hào)根本無法相比,,而嫦娥五號(hào)的技術(shù),未來還能被借鑒到載人登月上,。 6,、對(duì)接和轉(zhuǎn)移樣品 這是月球探測(cè)樣品返回才有的環(huán)節(jié),這個(gè)對(duì)接需要的精度極高,,能在月球上完成對(duì)接的國家,,中國是老三,這個(gè)頗有難度,,需要精確的測(cè)控以及探測(cè)器的軌道定位精度,。 7,、離子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù) 這一點(diǎn)嫦娥五號(hào)是不具備的,,嫦娥只有軌道器主發(fā)動(dòng)機(jī)和3000牛下降減速發(fā)動(dòng)機(jī)和150N的軌跡調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī),一般這些發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該是肼類燃料,。 隼鳥號(hào)用的就是離子發(fā)動(dòng)機(jī)作為深空的加速減速姿態(tài)調(diào)整等,二號(hào)也是,,不過其用的應(yīng)該還是離子推進(jìn),,而不是霍爾推進(jìn),四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)總推力為30毫牛,,這個(gè)數(shù)字很小,,但對(duì)于探測(cè)器返回加速,足夠了,! 8、返回地球 返回速度分析,,隼鳥二號(hào)也是第二宇宙速度返回,,盡管不知道其軌跡,但我們可以肯定其用的彈道返回,,原因有兩個(gè),,其一是隼鳥探測(cè)器返回艙結(jié)構(gòu)非常小,無法在大氣層中進(jìn)行氣動(dòng)姿態(tài)控制以達(dá)到水漂彈道返回,,當(dāng)然更重要的是沒必要,! 而另一個(gè)原因則是我們看到隼鳥二號(hào)主飛行器已經(jīng)轉(zhuǎn)向去了小行星1998 KY26,這表示它在大氣路徑地球時(shí)候卸載了返回艙進(jìn)入返回軌道,,主體已經(jīng)轉(zhuǎn)向,,這靠近地球的速度就是第二宇宙速度,因此日本的隼鳥二號(hào)返回艙必定是第二宇宙速度的彈道返回,。 嫦娥五號(hào)返回同樣是第二宇宙速度,但它的半彈道,,會(huì)分成兩段,,前半段降低速度到7千米左右,飛出大氣層在拋物線墜回大氣層,,再次進(jìn)入返回軌道,,俗稱水漂彈道,它的好處是全程可以在宇航員可以承受的加速度內(nèi),,所以這個(gè)技術(shù)未來可以嫁接到載人登月和火星任務(wù)返回,。 這個(gè)技術(shù)上,,隼鳥二號(hào)是沒法比的,。 整體上而言,日本隼鳥二號(hào)探測(cè)器技術(shù)水準(zhǔn)起點(diǎn)很高,,但它無法和月球采樣的難度相比,,從8個(gè)角度分析,,有7個(gè)是完勝日本隼鳥二號(hào)的,,所以不要看隼鳥二號(hào)從數(shù)億千米外返回,但嫦娥五號(hào)難度更高,!從今年發(fā)射和返回的探測(cè)器看,,毫無疑問嫦娥五號(hào)將拔得2020全球最佳深空探測(cè)器頭籌! 嫦娥五號(hào)即將返回,,接下來最大的看點(diǎn)是火星天問! |
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