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嫦娥五号组合体分离,到底是什么状况

来源:整理 时间:2022-04-07 18:14:42 编辑:华为40 手机版

我国目前的航天水平可以登上月球吗?

嫦娥五号组合体分离,到底是什么状况

我国目前的航天水平可以登上月球吗?我国的载人登月现状从问题上可以看出,登上月球指的是载人登月。那我可以负责任的告诉大家:我国目前的航天水平还登不上月球, 要想登上至少还需10年。因为我们差的是推力,差的是一枚近地轨道能力至少130吨的重型运载火箭,目前我国正在研制,预计需要10年时间,这型火箭被命名为长征九号,它的近地轨道能力将达到140吨,地月转移轨道50吨,可以把3到6人送上月球。

至于别的技术比如载人飞船技术、交会对接技术(包括月球轨道对接)、太空出舱技术、舱外宇航服技术、航天器软着陆月球技术、登月航天器研制技术、第二宇宙速度再入返回技术、深空测控技术、自主导航技术、机器人技术、月面起飞技术、推进剂补加和物资补给技术、生控生保技术和地面应用技术等等我国均已达到或掌握。这可以从我国原计划2017年发射嫦娥五号月球探测器得到证明。

当时是因为用于发射嫦娥五号的长征五号运载火箭在同年7月份试验第二发时失败而推迟。嫦娥五号嫦娥五号是一个月球采样返回探测器,它整体象个葫芦娃,由着陆器、返回器和轨道器组成。具体流程是这样的:长征五号载着嫦娥五号组合体进入太空,器箭分离后组合体直奔地月转移轨道,被月球捕获后着陆器从组合体分离向月球降落,而轨道器和返回器将继续留在环月球轨道给着陆器支持,着陆器在自身携带的变推力发动机帮助下自主导航慢慢软着陆于月球表面,接下来机器人采集样品封装后放入着陆器的上升段,上升段以着陆器为发射架点火升空,着陆器则留在月球上,上升段上升到轨返组合体所在的环月球轨道上与轨返组合体交会对接,把样品转移到返回器,然后轨返组合体抛掉上升段开始返回地球,在距地球几千公里时轨返分离,返回器抛掉轨道器独自以第二宇宙速度再入大气层返回地球。

从这个轨道器、着陆器以及环月轨道对接的复杂方案设计看,嫦娥五号完全就是无人版的美国阿波罗登月,载人登月所需的技术完全具备。我国既然打算2017年发射说明我国已经完全具备载人登月的技术,差的只是火箭推力。综合起来反映的就是航天水平,从这个意义上说我国目前的航天水平还登不上月球。下面我们再来看一看两个航天水平最强的两个国家的情况。

美国的载人登月现状载人登月绝非易事,美国上个世纪六七十年代实现载人登月后,事隔近五十年至今再没有任何一个国家登过月球,即使美国自己又经历五十年的科学发展的今天也不是说能登月就登月,美国近几任总统多次提出重返月球但又多次放弃,可见实现登月之难,这个事情不只是技术问题,还有人力、物力、财力、管理、时间以及登月实用意义的考量等问题,上世纪用于发射阿波罗登月飞船的土星五号运载火箭虽有库存,但事隔五十年已不能再用,就连维修所需的元器配件也没法找了,技术早更新换不知多少代了,所需配套设施也早已升级面目全非了。

所以要想重返月球必须重新研制重型火箭和所需载人飞船,目前美国正在试验名叫“太空发射系统”(SLS)的重型火箭,如上图。还有“猎户座”多功能乘员舱,美猎户座飞船最早将于2021年后执行首次任务,至于登月还没有确切日期,可以负责任地说美国现在也是有这个技术但不具备能马上登陆月球的能力。俄罗斯的载人登月现状令人吃惊地是俄罗斯前不久(11月20日)忽然明确提出将于2030年实现载人登月,分三步,首先2020年向月球发射自动站解决辐射问题,其次在2028年完成重型火箭的建设,以便于载人服务,最后2030年实现载人登月,宇航员在月球上将驻留14天。

2035年将一个类似“阿凡达”的机器人送上月球,建成一个可居住的月球基地。事实上现实并不允许俄罗斯这么做。这有三个原因,第一,以现在俄罗斯防辐射技术根本做不到宇航员在月球待上14天。第二,经济压力,俄罗斯缺钱。第三,载人登月需要先进技术,俄罗斯现在国内的设计局过多,而且研究方向不一样,很难形成一个体系。

所以不要把俄罗斯说的话太当真,它类似的话说过很多,它已经不是苏联时代了,自从苏联解体后俄罗斯还没单独探测过哪个星球,它没有这个能力,退一步讲,即使能实现也得到2030年,现在俄罗斯也没这个航天水平。我国的载人登月前景展望相比之下,我国经济势力雄厚,航天技术积淀深厚,先有无人探月的绕落回――嫦娥工程,载人登月工程厚积薄发,只要今年能够顺利完成嫦娥四号着陆月背任务,明年圆满完成嫦娥五号地月采样返回任务,只要国家下定决心立项,载人登月工程马上就能展开,因为先期工作有关单位早就开始进行了:重型运载火箭长征九号现已完成深化论证,目前处于先期关键技术攻关、方案深化论证阶段,预计2028年试飞,而主要用于登月的新一代载人飞船已经取得阶段性成果。

返回舱采用大直径的锥形而非原来的钟形,可以和不同的舱段搭配,推出近地轨道版和登月版,质量分别为14吨和23吨并且载人和货运互用,预计2021年首飞。新一代载人飞船与此相配套推出新一代载人火箭(还没有命名),借鉴美猎鹰重型火箭设计思路,最多可捆绑三个直往5米芯级助推器,可用于近地(70吨)还可用于登月(25吨),新一代载人火箭再往将来还可和长征九号组合使用建立月球基地。

嫦娥五号是怎样拿月球土壤的?它会行走吗?

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嫦娥五号是我国2019年或者2020年将要实施的月球探测项目,目的是利用无人探测器探测月球,并且采集月球样本带回地球,也需要携带专门的可行走的设备。嫦娥五号只是下一次月球探测的代号,登陆器可以携带多种探测仪器,除了带有机械臂的月球车,自然也可以加一个可以从月球返回的小型飞行器。目前嫦娥五号的具体设备类型还没有公布,但应该也会像嫦娥四号一样是分步骤实施的,探测器从月球起飞后可能需要和等待在月球轨道的飞船对接,一块回地球。

根据已经透露出的消息,嫦娥五号将由轨道器、返回器、着陆器、上升器等多个部分组成,由于体积庞大,故将使用中国新一代的重型运载火箭-长征五号发射。着陆器是搭载科学载荷的设备,主要承担探测设备的月球软着陆,搭载上升器、月球无人探测车等;上升器是携带样本从月球起飞的飞行器;轨道器是停留在月球轨道上的飞行器,需要和上升器交会对接,将样本从上升器中转移到轨道器中;返回器是轨道器的一部分,装添着充足的燃料,主要承担携带样本飞回地球的任务。

这样算下来,整个计划中的载荷就比较高了,登陆器连同上升器有几吨,返回器和轨道器又是几吨,以目前的火箭还难以承担,因此需要“胖五”,胖五GTO(月球同步轨道)运载能力14吨。作为我国“绕、落、回”无人探测月球的第三步,应该已经开始相关设备的研制,这一计划的实施将用上我国以往航天活动的很多技术,包括飞船分离、交会对接、软着陆等,也将是更复杂的一次。

长征五号奔月后只回来个回收仓,其他的设备去哪里了?

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问题:长征五号奔月后只回来个回收仓,那么其他的设备去哪里了?简单的说,就是都丢了。这是航空航天的一个最大特点,就是大马拉小车,小车拉小盒,最后马和车都丢弃了,就回来个小盒,无人探测叫返回器,载人飞船叫返回舱。因此,所有的发射任务,有的是有去无回,像一些无人探测器一旦发射,就有去无回了。而如果有返回任务的航天器,巨大的发射重量,回来的只有那么一点点。

我们先来看看上世纪载人登月发射与返回比。“土星五号”运载火箭。上世纪的1969年到1972年,美国NASA先后成功实现了6次载人登月任务,采用的是阿波罗飞船,每次3名宇航员,其中1位乘坐轨道舱守在月球轨道,2名宇航员乘坐登月舱登陆月球。因此迄今为止,真正在月球踏上自己脚印的人类有12位。阿波罗载人登月飞船,采用“土星5号”运载火箭发射。

“土星5号”是迄今世界上使用过自重最大的运载火箭,高达110.6米,起飞重量达3038.5吨,总推力可达3408吨,月球轨道运载能力45吨,近地轨道运载能力118吨。当“土星五号”把阿波罗飞船送入地月转移轨道后,它的任务就完成了。它庞大的身躯主要由燃料和箭体组成,燃料在发射时就快速消耗,消耗完一级火箭,那一级火箭就脱落坠毁或在大气层烧毁了,当阿波罗飞船进入地月轨道时,整个“土星五号”近3000吨就完全消失了。

阿波罗飞船“解体”过程。这里说的“解体”,不是任务失败的解体,而是说在任务执行过程中,飞船一步步拆解丢弃的过程。载人登月的阿波罗飞船长25米,总重为46吨,去月球时是一个整体。这个整体包括约6吨的锥形指令舱、约25吨的圆筒形服务舱,约14吨的登月舱,以及3名宇航员。到达月球环绕轨道后,14吨的登月舱就适时与飞船脱离,载着2名宇航员降落月球;另一名宇航员就留在指令舱里,与服务舱组成轨道舱,继续环绕月球运行,等候接应登陆月球的宇航员回来。

登月舱分为下降段和上升段,宇航员完成任务后和取得月样一起随着上升段返回月球轨道,下降段就遗弃在月球表面。上升段重约4.7吨(其中燃料2.6吨),利用下降段为发射平台,与下降段脱钩起飞到月球环绕轨道,与等候在那里的轨道舱对接后,宇航员爬进指令舱,上升段就也丢弃了,最终会坠落在月球上。随后,服务舱和指令舱提速脱离月球轨道,进入月地转移轨道。

回到地球环绕轨道后,指令舱与服务舱脱离,服务舱最终的命运是坠入大气层烧毁,而指令舱则变身返回舱载着宇航员进入大气层,最终安全溅落在海里或降落在地表。这就是阿波罗飞船的整个“解体”过程。这艘出发时起飞重量达3038.5吨的阿波罗登月任务,真正返回地面的只有3吨的返回舱,只是出发时重量的0.1%。嫦娥五号任务探月器有点像迷你型的阿波罗飞船。

长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器。嫦娥五号发射采用长征五号遥五运载火箭,这是我国新一代大推力低温液体运载火箭,全长近57米,起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨。其近地轨道运载能力为25吨,地球同步转移轨道14吨,地月转移轨道运载能力为8吨。当长征五号遥五运载火箭把嫦娥五号探测器运送到地月转移轨道后,它的任务就完成了,也就是其重达870吨的箭体就消耗殆尽,残骸坠落进大气层烧毁了。

嫦娥五号无人探测器总重量为8.2吨,由轨道器、返回器、登月器三大部分组成,其中登月器也像阿波罗任务的登月舱一样分为着陆器(下降段)和上升器两部分,轨道器有点像阿波罗任务的服务舱,返回器就像指令舱。除了没有载人,嫦娥五号的整个运作过程就是一次阿波罗登月任务的重演。嫦娥五号探测器的“解体”过程。当嫦娥五号到达月球轨道,被月球引力捕获后,就围绕着月球运行,到达一定高度并且稳定后,就会释放登月器,轨道器和返回器留在月球环绕轨道等待接应登月器的上升器。

登月器登陆月球后,安装在着陆器上的取样设备,就采取钻取和表取两种方法,取得一部分月岩和一部分月壤,约两公斤。取样完成后,上升器就与着陆器脱钩,并以着陆器为发射架,点火起飞返回月球轨道,与轨道器对接。对接完成后,上升器会将带回的月样转移到返回器里,然后与轨道器脱钩,自然坠毁到月球。这样着陆器和上升器整个登月器就全都留在了月球上。

随后,轨道器启动加速,进入月地转移轨道,返回到地球环绕轨道,然后释放返回器。轨道器最终自己坠毁在大气层烧毁,返回器进入大气层,最终降落在地表,如果这个小罐罐罐体没有在大气层烧坏,月样保存完好,任务就圆满完成。因此整个嫦娥五号任务起飞重量八九百吨,其余的都烧掉了坠毁了,返回的也就几百公斤,或许还不到起飞重量的0.1%。

从上述飞天任务来看,每次消耗的都是天文数字,回收的却是一点点,因此航天是一种代价高昂的活动。这才有了埃隆·马斯克创办的太空探索技术公司,致力于回收火箭的研究和开发,现在已经取得了突破和成功,我想未来采用这项技术,发射成本就会大大降低。这并非本文讨论范围,就不展开说了。嫦娥五号任务的成功,将是我国航天事业一大突破。

这个突破至少并不限于以下几点:1、月球取样;2、月球上升器起飞返回月球环绕轨道对接;3、月样转移;4、月地转移;5、样品安全降落。这几项活动都是中国航天的首次,只有一个环节出现失误,整个任务就无法圆满成功,因此这也是对中国航天的一大检验。实际上,这也是一次载人登月的预演,虽然载人登月比这种无人探测还要复杂很多,但如果这次任务能够圆满成功,就为我国未来载人登月取得重要经验,我国的载人登月任务将会较快的推上日程。

现在虽然嫦娥五号的发射是成功了,但并不代表嫦娥五号任务就圆满成功了,甚至连一半成功也算不上。在未来的一些日子,嫦娥五号任务将进入最关键和最难的时候,中国的航天人还一刻也不能松懈,他们必须更加精心的注视和操控着每一个步骤。让我们为他们加油,我们期待着返回舱安全的将月样带回。就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

文章TAG:组合体五号嫦娥分离

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