嫦娥五号返回每秒飞一万米,如何避免被烧毁?中国科学家想出妙招
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最近一段时间,相信不少小伙伴跟我一样,就跟着了魔似的,有事没事就拿出手机搜一搜,看看咱们的嫦娥五号飞到哪里了,到月球没有啊,有没有挖着“土”啊,啥时候回来啊根据此前官方报道,嫦娥五号完整的任务总共分为11个阶段:发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收
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截止到12月10日,任务已经正式进入了第9个阶段--环月等待,目前携带着2公斤“土特产”的轨道器和返回器组合体正在太空中进行轨道维持,等到月地入射窗口到来后,就立马点火返回地球不过嫦娥五号想安全地回到地球,还要经历一场巨大考验,因为最后的月底转移和再入回收这两步技术难度非常高,稍有差池就前功尽弃了,必须解决两大难题:如何避免返回器被烧毁?我们知道,返回器的飞行速度为第二宇宙速度,具体为11,200米每秒,接近音速的33倍,这样的速度在外太空飞没什么,毕竟那里是真空,不会有摩擦但是到了大气层就不一样了,大气层里充满了氧气和二氧化碳及其他微粒,摩擦生热会导致返回器温度高达2000度,在这样的速度下,即便是常见金属里熔点最高的铁也融化了(铁的熔点1538度)即便没有烧毁返回器,那么热量传递到返回器内部的月壤和月岩,也有可能产生不利影响,所以这个险不能冒如何避免承载了月球土壤样本的返回器被回来时的摩擦生热所烧毁,是一个重要的问题如何避免返回器被“挤扁”?另外一点要重点考虑的是降落和减速的问题,返回器的降落地点在内蒙古四子王旗,为了避免撞击损坏样本,也为了防止速度过快导致返回器深深钻入土壤,返回的过程中要对返回器进行减速
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根据计算,如果是对飞行速度为11,200米每秒的物体进行减速,即便是较硬的钢铁也很容易因为过载G值太大导致被“挤扁”所以,如何避免返回器被“挤扁”也是一个让人头疼的问题中国科学家想出妙招好消息是,中国科学家经过多方论证和实验后,提出了一个大胆的妙招:返回器高速进入大气层之后,想办法让它反弹出大气层,然后再回落到大气层,这个过程中,速度就降下来了
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这个过程被形象地成为在太空中“打水漂”,专业术语叫:高速再入轨道技术,为了实现这个计划,我国科学家特意在返回器的侧面开了一个洞,洞里面有个专门设计的推力器,推力器向下喷射就把返回器给“弹”回太空中了根据设计,返回器进入大气层后,大概在60~70公里高度的时候,推力器开始提供反向推力,让返回器重新跳跃到大气层外120公里高度位置,滑行飞行一段时间,然后以第一宇宙速度再降落,这时速度就减少为79000米每秒了
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一旦速度降下来,那么摩擦生热和返回器承压过大的问题就都解决了不得不说,中国科学家的这个想法实在是“脑洞大开”,更难得的是,这个想法居然被一步一步实现了,而且早早的就进行了“实弹模拟”2014年11月,在孙家栋、栾恩杰等元老的把关下,我国科研人员成功完成了“再入返回飞行试验”,证明由我国自主设计的高速返回方案是正确可行的写在最后如果嫦娥五号胜利返航,将为会我国探月三期工程的“绕落回”三部曲画上圆满的句号,为了带回这2公斤的“土”,我国航空航天的科技工作者已经奋斗了整整10年谈到这十年,中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁颇有感慨,他依然记得10年前探月工程的指导思想:技术先进,经济可承受,体现当代水平,经得起历史检验
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毕竟中国是发展中国家,每年投入在深空探测中的资金非常有限,根据公开数据,中国嫦娥1号~3号总花费才不过20亿元,而美国NASA光2020年的预算就高达210亿美元,所以钱少、要求高、时间紧是留给中国探月人最大的难题目前看,嫦娥五号将会是一份满分的答卷,实现了人类首次降落到月球“虹湾”地区、人类首次实施钻取和铲取的方式采集月球样本,更重要的是,通过复杂的交会对接和转移方案,为将来载人探月提前进行了技术验证和铺路
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