高速返回 嫦娥五号为何“冒险”以第二宇宙速度返回,NASA至今未成功
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嫦娥五号以第二宇宙速度“急不可耐”地高速返回地球,可不仅仅是为了内蒙古大草原上等她归来的那只萌宝宝——沙狐。而是科学家有更深层次的考量。
第二宇宙速度每秒11.2公里,是脱离地球轨道的速度,这是出发的速度,应该说科学家用这个速度返回,确实是冒了极大的风险。
传统的返回方式是回归地球轨道以后先多转几圈,等速度降至第一宇宙速度,再择机进入大气层,这样就安全的多。
但我们的嫦娥妹子直接就返回了大气层,这背后可不光是为了炫耀这次回收技术的几个世界第一,超越了NASA的EFT-1猎户座研制十年都尚未具备的能力,核心数据更是向“高标准、严要求”的载人返回要求看齐。
#为何嫦娥五号发射和返回都在凌晨#,是什么技术超越NASA猎户座苦研十年都未达到的能力,除了高速返回嫦娥五号返回舱还有哪些亮点?
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美国“重返月球”真的准备好了吗?
一、为何要在凌晨发射和返回
是因为月亮只在晚上才出现,所以登月设备晚上才发射吗?当然不是了!
中国航天科技集团一院钱航博士对此作了专门的详细介绍,主要五个原因:
1.考虑到地月相对位置关系,在凌晨发射最有利于火箭奔月轨道的设计。
2.太阳风会干扰电子信号传播,减少太阳活动对于“嫦娥五号”的影响。
3.晚上天空云层较少,有利于信号传播。
4.出发和返回时的火焰在凌晨比较容易观测。
5.凌晨最大光照角有利于吸收太阳能。
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欢迎嫦娥回家! 图源:新华社
二、高速返回是美、苏苦研多年都不具备的能力
这次嫦娥五号以第二宇宙速度直接返回大气层究竟有多危险,我们看看下面的照片就知道了。
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撞毁于地面的美国起源号返回舱
这是撞毁于地面的美国起源号返回舱,NASA由于迟迟无法突破真正意义上的高速半弹道跳跃式再入返回技术,以致于起源号、星尘号两个探测器不得不以弹道式轨迹再入大气层,产生的过载高达32g,巨大过载对探测器各系统工况造成故障导致减速伞没能及时打开,进而直接撞毁于地面。
苏联也曾开发过此类技术,用于载人绕月任务Zond系列无人飞船,就曾想用我国嫦娥五号返回舱如今采用的技术,但因起跳高度太低跳跃高度又太高,安全性不能保障,随着登月竞赛落幕该系列飞船也被尘封在历史的档案中没有了下文。 当然了,连NASA都没有的技术日本自然也是没有,隼鸟号、隼鸟二号使用的也都是最传统的弹道式再入方案,并不具备载人应用前景。
相信大家也知道了,我国嫦娥五号妹子返回舱用的是类似东风17的技术:第二宇宙速度高速半弹道跳跃式再入返回技术。也被广大网友叫做“水漂弹道”。
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这可是独门秘籍,但我国已经对该技术玩的滚瓜烂熟,充分运用在东风17、无侦8、嫦娥、宽域飞行器等众多领域,可谓是独步天下。
这种“桑格尔/钱学森”组合弹道通过太空打水漂和大气层打水漂的方式,很好地把第二宇宙速度降至第一宇宙速度,所以我们的嫦娥妹子才能安全返回。
美国号称重返月球的EFT-1猎户座飞船返回舱,时至今日仍然没能验证高速半弹道跳跃式再入返回技术,也就是说时至今日他们仍然不具备这一能力。
猎户座飞船(Orion)是美国国家航空航天局(NASA)研发的新一代载人航天器,其每一架可以承载4名宇航员。这是原有星座计划中的一部分,该计划旨在2020年将人类再次送往月球,并接着征服如火星等太阳系内目标。
真替他们的登月计划捏把汗。
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猎户座EFT-1任务返回舱
三、为高速返回嫦娥五号都做了哪些努力
太空打水漂相较于传统半弹道式的再入行程会延长很多,整个再入行程预计在5100至7000公里,随着距离的增加也不可避免地对落点精度产生影响,此时就需要精准的控制技术。
返回器浑身上下几乎看不到可动舵面,它是如何精准操控的呢?
【 高速返回|嫦娥五号为何“冒险”以第二宇宙速度返回,NASA至今未成功】稳定翼+球冠钟形体构型
嫦娥五号返回舱采用的是球冠钟形体构型,钟形体返回舱优势是拥有“唯一稳定配平点”,顶部有两片稳定翼,该装置结合钟形体构型可以确保返回器拥有唯一稳定配平点。有了这个唯一的“配平点”意味着返回器即便遭遇动力失效或者姿态失稳等故障,最终都能自动配平恢复至预设姿态,进而飞回着陆场。
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