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嫦娥五号完成首次月地转移轨道修正

时间:2020-12-14 16:00:47 来源:微闻网 作者:咕咕

随着我国综合实力的增强,也一直想要探索外太空,月球作为离地球非常近的一个星球,大家对月球都充满了好奇,也希望能够探索月球上很多我们不知道的事物,我国嫦娥五号登陆月球后就一直受到全国人民的关注,根据最新消息,嫦娥五号完成首次月地转移轨道修正,下面就跟随微闻网小编一起来了解一下嫦娥五号发射最新消息,嫦娥五号发射有什么意义。

嫦娥五号完成首次月地转移轨道修正

记者从国家航天局获悉,北京时间12月14日11时13分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体上两台25N发动机工作约28秒钟,顺利完成第一次月地转移轨道修正。

目前,携带月球样品的嫦娥五号轨道器和返回器组合体各系统状态良好。

嫦娥五号苦等六天盼窗口

对于中国航天人和关心中国航天的吃瓜百姓来说,这个冬天过得有点慢,因为那个飞去月亮挖土的嫦娥五姑娘她总也不回来,着急。回顾一下嫦娥五号的月球之旅,用一个“慢”字形容确实不为过。

长征五号“胖妞”托举嫦娥升空的时间是北京时间11月24日早上4点30分(世界标准时间UTC 23日20:30,以下都采用UTC计时),在熬夜目送她钻入云层的时候就在想:当初阿波罗11号飞船从发射到进入月球轨道差不多3天4小时,咱们的嫦娥应该27号就能到了吧。结果嫦娥五号飞了4天16小时,直到28号12:58才进入环月轨道。

12月1日15:11,嫦娥五号着陆器在月球风暴洋预选着陆区成功软着陆,从进入月球轨道算起,时间又过去了3天2小时。阿波罗11号飞船耗时2天3小时,比嫦娥快近1天。

12月3日15:10,在经历2天的月面采样和封装任务后,嫦娥五号上升器主发动机点火,成功从月面发射,6分钟后进入环月轨道,12月5日21:42与守候在那里的轨道器-返回器对接,进行样品转移,从上升到对接耗时2天又6个半小时。阿波罗11号完成同样的任务仅用时3小时45分钟,简直是“神速”!

阿波罗11号飞船在月球轨道对接之后,仅用7小时20分钟就完成人员和样品转运等所有准备工作,脱离环月轨道,并且在两天半之后溅落在太平洋预选着陆区。而嫦娥五号在完成对接和样本转移后,在环月轨道上足足等待了6天多!

嫦娥回家前为什么要等这么久?

难道是近乡情怯?才不是!按照官方的说法,嫦娥五号返回器在等待一个合适的时间窗口,这个时间窗口被称为月地入射窗口,它是在飞船发射前就早已经设计好的,并不是因为临时出了什么意外而拖延了时间。

航天发射是一项极其细致并且严谨的科学活动。中国古代智者说“失之毫厘,谬以千里”,用在航天活动中是一点也不过分。特别是36万公里之外的轨道变化,只要时间和角度出现丝毫偏差,航天器要么与地球擦肩而过、一去不返,要么一头撞入大气层焚毁、前功尽弃。因此科学家会根据嫦娥五号在月球上的落点、环月轨道的角度、地球与月球的位置变化和力学关系、以及它未来在地球上的落点和着陆方式来设计嫦娥五号的返回时间。

你可能会问了,为什么50年前美国的阿波罗都不需要什么窗口,难道他们当初走的是门,不需要“爬窗子”吗?还真被你说对了,美国阿波罗回地球时,它的时间窗口开得很大,简直堪比“广场”,这是由落点决定的。

美国将阿波罗飞船返回舱的着陆区设在了广阔的海洋上,他们的预设溅落点大致位于太平洋中部,同时由于美国海军的全球存在,事实上任何一片海洋都可以作为飞船的备降着陆区。因此在阿波罗飞船返回轨道的计算上,美国科学家的可操作余地变得非常大。

相比之下,嫦娥五号的预选着陆区是在内蒙古四子王旗的一部分,尽管它的面积有2000平方公里,但与广阔浩瀚的太平洋比起来,嫦娥要打十环正中心,而阿波罗飞船只要上靶就行了。嫦娥的难度可想而知。

返回时间与着陆场有关系吗?

事实上关系非常大,我们无论计算向月球发射航天器的轨道还是计算它的返回轨道,都必须将所有的变量都考虑进去。

首先月球绕地球运行的轨道是倾斜的椭圆轨道,月球绕地球公转的轨道面与地球的赤道不在同一个平面上,它们的夹角在18.3°~28.6°之间不断变化,其距离也在364397千米~406731千米之间不断改变;

其次,地球每24小时自转一周,而月球每27.3天绕地球转一圈,当航天器从月球返回时,我们需要考虑它到达时地球的自转角度,否则它要么掉到海里,要么会落到别的国家;

第三,当我们向月球发射飞船时,它并不是从赤道方向“水平”飞向月球,而是沿着一条倾斜的轨道飞行。而在航天器返回地球时它也会沿着倾斜的轨道飞回来。任何大幅度的变轨动作都要额外消耗燃料,航天器携带的燃料有限,这是由火箭的推力决定的。

当你把所有这些因素都考虑进去,面对一个非常小的着陆场,你能选择的时间窗口就极其有限了。

美国的优势在哪里?

当美国决定搞阿波罗计划、将宇航员送上月球时,他们并没有像今天这样高精尖的电子设备和超级计算机。上世纪六七十年代,计算机部件大多还是晶体管,集成电路还只是刚被发明出来,阿波罗飞船上轨道计算机的运算能力还不如今天的计算器,它的存储器(相当于硬盘)容量只有36K,你随便一个表情包就能把它塞满。但是美国能造出土星五号这样超强推力的运载火箭,这个火箭能将两辆M1A2重型坦克推送到地球轨道上去,送45吨的阿波罗飞船上月球自然不在话下。在这种情况下,阿波罗的宇航员可以比较奢侈地分配飞船的资源,即便是飞行轨道跑偏了一些,他们也能随时调整回来,不用担心燃料烧完了在外太空飘着等死。

美国的另一个优势就是它的全球存在,科学家能为飞船的返回设计无比巨大的着陆场,宇航员在返回地球时显得毫无压力,他们落在哪儿都能被打捞起来。因此阿波罗计划的六次任务中留给他们入射月地轨道的时间窗口很宽,看起来不需要等待。

仅这两点,嫦娥五号是比不上的。长征五号火箭的运载能力不够大,为了等待月球着陆区的日出,我们发射时月球正处于远地点(这是它比阿波罗11号晚1天到的主要原因),嫦娥五号的燃料也不足以应对大幅度的轨道机动;返回地球着陆是“一锤子买卖”,四子王旗着陆场过于狭小,嫦娥着陆器必须命中十环才算成功。因此我们只需要坚定信念做好自己,一步一个脚印走下去就可以了。

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