嫦娥五号回家!其他“嫦娥”正准备出发,火星、木星也安排上了
新民周刊
原标题:嫦娥五号回家!其他“嫦娥”正准备出发,火星、木星也安排上了
记者 | 王 煜
草原上白雪皑皑的午夜,“嫦娥五姑娘”婷婷袅袅地回到家乡。
今天(12月17日)1时59分,嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,探月工程嫦娥五号任务取得我国航天史上的多个重大突破后,圆满成功。这标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。
中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平发来贺电,代表党中央、国务院和中央军委,向探月工程任务指挥部并参加嫦娥五号任务的全体同志致以热烈的祝贺和诚挚的问候。
平稳返回
之前我国发射的神舟、天宫系列航天器是从近地轨道返回,为每秒7.9公里的第一宇宙速度。而这次嫦娥五号的返回器是从近月轨道而来,进入地球大气层时的速度更快,达到约每秒11.2公里的第二宇宙速度,摩擦产生很高的温度。如果控制不好,返回器就会和之前好不容易在月球上取到的样品一起燃烧殆尽。除了从返回器的气动外形、防热材料下功夫之外,“嫦娥”的工程师们还想了一个办法:让返回器在地球大气层上“打个水漂”。
就像很多人小时候用石头玩打水漂一样:把石头按一个接近平行于水面的角度使劲扔出去,石头会先入水,再被水弹出来,飞行一小段后再落入水里。二次入水的速度,要低于第一次。嫦娥五号的返回器也采用类似的方式:让返回器进入大气层时保持一个特别的角度,它会先入大气层,再被大气层抛出去,又飞一会儿,二入大气层时会降至理想的速度。如此一来,我们有足够的把握让它在接下来的回程中抵抗高温,最后平安着陆。这项技术,已经在2014年11月由再入返回试验器“嫦娥5T”验证;而这次,又在嫦娥五号任务上成功实现。
也正是因为要经历“打水漂”的过程,嫦娥五号返回器的体积只有神舟飞船返回舱的约七分之一,落区面积却是神舟飞船的16倍。
接下来,嫦娥五号返回器将被以最快的速度,陆空联动转运到北京。从38万公里外挖来的“土”将被送入中科院国家天文台的月球样品实验室。返回器中除了密封的月球样品容器,还有发射时就放置的一些紫花苜蓿和燕麦的种子,它们是用于太空育种的空间诱变实验。
“嫦五”归宿
嫦娥五号的返回器是我国第一个从地外返回的航天器,它必将被永久珍藏。
上升器把月球样本送到轨道器和返回器后,使命已经完成,为避免成为太空垃圾,已于此前受控落月。
在月球表面一线执行“挖土”任务的着陆器,所在的月球风暴洋区域目前已经进入月夜,最低温度可达零下190度。着陆器并未安装同位素热源,因此在下一个月球白天来临时,很可能已经无法再“苏醒”了。它与上升器一起,成为人类在月球表面的航天遗迹。
与其他部分不同,嫦娥五号的轨道器依然在运转飞行。它的结构和功能都还很完整,而且还有足够的推进剂,可以向深空飞去,执行额外的探测任务。这也是嫦娥系列的“优秀传统”:2012年12月13日,嫦娥二号圆满完成探月既定任务和日-地L2点试验任务之后,继续飞行,在距地球约700万千米远的深空,以每秒10千米的相对速度飞掠探测“图塔蒂斯”小行星,二者最近的距离约为770米。
嫦娥五号轨道器将执行怎样的附加深空探测任务,我国航天科技人员将进行专门的规划。
新的征程
在我国探月工程的计划中,嫦娥六号本是嫦娥五号的备份。现在嫦娥五号任务已经圆满成功,嫦娥六号将担任新的使命。
国家航天局此前发布:嫦娥六号将在月球南极区域实施采样返回,而且可能是在月球背面着陆。随后的嫦娥七号将继续着陆月球南极,对月球的地形地貌、物质成分、空间环境等开展综合性探测,以及进行一些关键技术的月面试验。
再往后,10年以后的2030年,中国计划实现载人登月。
在资深航天专家、上海航天技术研究院研究员陶建中看来,研究推进力更大的重型运载火箭,是接下来包括嫦娥工程和天问计划在内的中国深空探测在技术上需要突破的关键问题。
目前运送“嫦娥”“天问”的长征五号大型运载火箭总长56.97米,火箭起飞质量约869吨,具备近地轨道25吨、地球同步转移轨道14吨的运载能力,承担的任务主要是近地轨道卫星、地球同步转移轨道卫星、太阳同步轨道卫星、空间站、月球探测器和火星探测器等各类航天器的发射任务。但这样的能力,对于载人登月来说还不够。
我国正在攻关研发中的长征九号重型运载火箭,将完成运载能力的升级。型号从“大”到“重”,能力成倍增加:长征九号芯级最大直径为10米级,总长约百米,起飞质量超过4000吨,近地轨道运载能力140吨,地月转移轨道运载能力约50吨,运力与美国土星5号运载火箭相似;后者是美国在阿波罗计划和天空实验室计划中使用的火箭,共有9枚土星5号火箭将载人的“阿波罗”号宇宙飞船送上月球轨道。
如果一系列关键技术实现突破及相关工作进展顺利,长征九号有望在2028年于文昌发射场实现首飞。
另外,研发有效抵抗月球上强辐射的宇航服,也是中国载人登月正在解决的问题,陶建中向《新民周刊》记者表示。
而月球肯定不是人类深空探测的终极目标,虽然在宇宙空间的尺度上来看,它与地球38万公里的距离非常“近”;但最关键的是,它的各项条件实在太不适合人类生存、太难改造了,这注定了它只能成为人类在太空中的“哨所”“中转站”。经它中转的下一站,自然是人类一直向往的火星。
火星探测已经由“天问一号”拉开序幕,中国的深空探测还将眼光放向更远的星球。
2016年3月,中国科学院国家空间科学中心发布《2016-2030空间科学规划研究报告》,其中提到中国的“木星系统探测”计划。这项属于中国人的木星探测计划,有望在2030年左右诞生。
中国也正在开展小行星探测关键技术攻关,2019年4月,中国国家航天局发布了小行星探测任务合作机遇公告,向全世界征集科学载荷与搭载任务。
中国深空探测的目光,已落在无垠的星辰大海。
责任编辑:贾楠 SN245