到家了!嫦娥六號53天奔波,滿載「成果」回歸地球,中國人獨一份

2024年06月25日13:52:06 科學 1569

到家了!從火箭發射到月球採樣,再到月面起飛返回地球,嫦娥六號經歷了53天的奔波,滿載著成果——月球表面樣本回到地球,這將是人類第一次獲得月球背面的樣本,其中經歷了很多的困難,這是我們的榮耀,也是我們為人類做的貢獻。

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這一路走來並不容易,要知道對於我們歐美可是防備著的,以前我們想參與空間站的建設都不被允許,所以我們實在自力更生的情況下,一步步「手搓」火箭,也許部分環節還存在落後的情況,但整體上中國航天已經是世界第一梯隊,即便是美國也不能忽視中國在月球探索領域的成就。月背著陸,是人類的第二次,第一次是嫦娥四號,月背樣本卻是歷史第一份。

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打水漂返回,跳躍式滑躍降落地面。嫦娥五號的時候,我們就是採用這樣的方式返回,使得著陸的地點十分精確,最終的實際著陸點與預判的著陸點之間只有300多米,而精準的著陸離不開嚴密的控制技術,甚至對近地的風速也有實時的探測,快速回收樣本能保證保留更多的月球原本的信息:

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嫦娥六號需要經歷多少困難才能返回地球

嫦娥六號的返回過程非常複雜,涉及多個技術環節,其中包括穿越黑障、部署降落傘、地面搜救以及精準著陸等。黑障是指返回艙在重返地球大氣層時,由於與大氣層的劇烈摩擦,表面溫度驟然升高,導致周圍空氣電離,形成一層等離子體。這層等離子體會屏蔽無線電波,使地面無法與返回艙通信。這段時間通常持續幾分鐘,期間返回艙需要依靠自主導航和預設程序來確保安全。

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半彈道式滑躍返回是一種複雜的再入技術,返回器在進入大氣層後,通過控制其姿態,使其在大氣層內進行多次滑躍,通過多次大氣層內的滑躍和再入,逐漸降低返回器的速度並減少熱負荷,分散再入過程中的高溫和過載,最終實現安全著陸。為了應對數次摩擦升溫與降溫,返回器需要具備先進的隔熱技術,包括:

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返回器表面覆蓋有高效的熱防護材料,通常是燒蝕材料(如燒蝕樹脂或碳基材料),它們在高溫下會燒蝕,帶走熱量,從而保護返回器內部;內部設備和樣本需要多層隔熱保護,包括反射層和導熱層,以最大限度地減少熱量傳導;一些返回器還可能配備主動冷卻系統,通過冷卻液循環帶走熱量,進一步保護內部設備。

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在距離地面10公里的時候,嫦娥六號將打開降落傘,可不要小瞧降落傘的技術,歐空局就是沒有搞定這個技術,以至於歐空局自己還沒有實現火星著陸,嫦娥六號在返回地球時會使用多個降落傘來減速並確保安全著陸,在返回艙進入大氣層後首先打開引導傘,引導艙體並初步減速,然後是減速傘進一步降低返回艙的速度;最後在在較低高度打開主傘,大幅度減速,確保返回艙安全、平穩地著陸。

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半彈道式滑躍返回過程中會經歷高溫高速,導致飛船表面形成等離子鞘,地面與飛船的通信中斷,飛船需要依靠自主控制系統來保持正確的姿態和軌跡,利用陀螺儀和加速度計等慣性測量單元,飛船能夠實時計算自身的位置、速度和姿態;在進入黑障之前,飛船會預先載入一系列自主操作指令,確保在通信中斷期間能夠按照預定計划進行姿態調整和軌跡修正。


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為了在等離子鞘期間保持通信,在飛船的表面和通信天線設計中使用特殊的透波材料,減小等離子鞘對電磁波的屏蔽作用,利用低頻無線電波(如VHF和UHF波段)比高頻無線電波更容易穿透等離子鞘,因此可以在一定程度上保持通信;利用中繼衛星,在飛船和地面站之間傳遞信號,從而繞過等離子鞘影響的通信路徑。通過優化天線設計和多路徑通信技術,增大通信成功的概率。

精準著陸的意義是什麼,地面搜救部隊根據什麼信息判斷著陸點

精準著陸對整個任務的成功至關重要,可以確保返回艙降落在預定區域,確保回收工作的順利進行;節省時間,保證樣本和設備的安全;樣本的快速、安全回收對於後續的科學研究至關重要,能夠最大限度地保留樣本的原始狀態。這可以使得我們最大程度地了解月球樣本一些原有的信息,在樣本被取出後,它們可能受到地球大氣、水汽的影響,進而影響科研結果。

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地面搜救部隊需要根據多種信息來判斷返回艙的著陸點,在返回過程中,地面控制中心會根據返回艙的實時位置、速度、姿態等數據進行軌跡預測,通過返回艙的全球定位系統(GPS)和其他導航設備,持續發送位置信息,幫助地面控制中心精確定位返回艙的位置;返回艙在接近地面時會激活無線電信標,向地面發送信號;地面監控站和測控船舶通過雷達和光學設備實時跟蹤返回艙的運動軌跡。

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嫦娥六號著陸的月球區域是艾肯盆地,這是以往人類探測中所認為的月球最古老的隕石坑,這裡的地殼很薄,因為撞擊和曾經的月球火山噴發,地表中蘊藏著月球最為古老的信息。月球樣本的原始信息能夠幫助科學家分析月球樣本的礦物組成、化學成分和同位素比例,研究人員可以推測月球的形成時間、演化歷史以及與地球之間的關係。

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嫦娥六號的精準落月和樣本返回任務展示了中國在航天技術領域的進步,特別是在月球探測和採樣技術方面的能力,有助於提升國家的航天技術水平,還為未來更複雜的深空探測任務(如火星和其他行星的探測)積累寶貴的經驗,未來還會開放樣本的申請,全球科學家的共同努力,可以最大限度地發揮這些樣本的科學價值,共同推動對月球和太陽系的認識。

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嫦娥六號樣本的申請流程和機制預計將類似於嫦娥五號,由中國國家航天局(CNSA)和中國科學院國家天文台管理,CNSA會發布申請通知,邀請國內外科研機構和科學家提交樣本研究申請;申請者需要提交詳細的研究計劃,包括研究目的、方法、預期結果和對樣本的具體需求;由專家委員根據科學價值、技術可行性和樣本需求合理性等因素進行評估;評審通過後,申請者將獲得樣本。基本上就是我們說了算,我們覺得有意義合作的才會給。

長征十號發動機,已經完成測試,載人登月更進一步

中國載人登月計劃正在穩步推進,目標是在2030年前實現載人登月,並建立一個長期的月球科研站,而長征十號火箭的開發是中國載人登月計劃的重要一環,其發動機已經實現了三發動機聯動,這標誌著我們在火箭推進技術上取得了重大突破。

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在未來數年內完成長征十號火箭的製造,確保其具備足夠的推力和可靠性;進行火箭和飛船的整體整理和整備,包括各個系統的集成與測試,確保發射任務的順利進行;在載人飛行之前進行無人試飛,驗證火箭和飛船各系統的性能和安全性;在無人試飛成功後,進行載人試飛,進一步測試系統的安全性和可靠性,為最終的載人登月做好準備;可能還需要進行月球軌道飛行任務,測試進入和返回月球軌道的技術,積累相關經驗。

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中國月球科研站,已經獲得了不少國家的支持,目前已經與俄羅斯達成合作,並吸引了12個國家加入這一計劃;通過與參與國家建立合作框架,共同制定科研站的建設和運營計劃,分工協作,資源共享,進而在探月技術、資源利用、月球環境研究等方面進行技術共享和合作,吸引全球的科學家參與月球科研站的建設和研究工作,促進科學發現和技術創新。

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嫦娥六號任務的技術創新,包括逆行軌道設計

逆行軌道是指飛行器繞行天體時,其運動方向與天體自轉方向相反的軌道。月球自轉方向帶動了一部分塵埃在同向移動,逆行軌道可以避開這些塵埃,減少對探測器的影響,有助於探測器獲得更穩定的觀測環境,避免同向軌道可能帶來的高動能塵埃衝擊,從而提高觀測數據的質量,還可以提供與順行軌道不同的觀測視角,有助於獲取更多樣化的數據。

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逆行軌道的設計和實施比順行軌道更為複雜,需要更高的精度和控制能力,在入軌的時候需要更多的燃料進行軌道調整和維持,增加任務的技術難度和成本;相應地,探測器的通信和導航控制也需要進行特殊設計和調整,以確保任務的順利進行。嫦娥六號飛行期間的所有參數數據都會被記錄,將作為未來項目的依據。

可以說,嫦娥六號成果累累,不僅僅是一點點月壤而已,它鍛煉了我們的技術研發能力,鍛煉了深空探測的整理整備能力等等,未來我們將對人類創造更多的貢獻。

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