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嫦娥五号将落月挖土,和日本小行星采样相比,究竟谁难度更大?

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“挖土党”嫦娥今天晚上就要出发了......抱歉,是明天凌晨,别搞错了,是今天晚下半夜!为啥要再三强调呢,因为马大哈的笔者买的火车票就是这样过期的,嫦娥五号预计在24日(周二)凌晨4时25分至5时15分发射,顺利的话下个月某天,我们就能亲眼见证从月球回来的月壤样品了!

嫦娥五号月球采样到底有多难?

嫦娥五号是中国嫦娥系列的收官之作,一号和二号绕月探路,三号登陆虹湾,三号备份四号登陆月球背面的南极艾肯特盆地冯卡门撞击坑,五号从登陆月球,并且采样返回地球!

一个完美的循环,而嫦娥五号也将马上出发,它未来在哪里登陆,难度究竟有多大,这月球直径只有3470千米,表面积3800万平方千米,也就比非洲大一点,这落下去,会在阿波罗登月的附近吗?不妨顺便证明下美国人在半个多世纪以前到底等月没?

嫦娥五号登陆地:风暴洋北部

风暴洋在月球正面左上角位置,详细地点是在北部的吕姆克火山附近!月面坐标为北纬40.8°、西经58.1°,它是风暴洋北部一座高大的山脉,底部直径达到了70千米,最高处大约为1100米以上。j距离嫦娥五号登陆地距离嫦娥三号确实不太远!

嫦娥五号登陆地

从月球全图上看,和三号真的很近,也就隔这个半个月球高原地带而已!但很可惜嫦娥五号没有带月球车,要不然可以派出月球车去看看它的前辈三号,当然开玩笑了哈,这个距离在月球上至少也就数百千米,小兔子一年就跑几百米,这得跑到猴年马月啊!

登月详细地形以及几个备用登陆点

有阿波罗飞船在附近着陆吗?

很抱歉没有,阿波罗登月任务中没有一个靠近风暴洋的,基本都几种在正面正中附近,如下图:

当然咱也没空去理会阿波罗登月真假的问题,毕竟都已经成为公论,再有就是人家的事情,爱咋咋地,咱还是把自己的样品取回来才是王道!

嫦娥五号取样到底有多难?

绕月、落月、月球车分离,咱已经执行过两次,每次都非常顺利,可以说是轻车熟路,但登月范围完全不同于前几次任务,反而和阿波罗载人登月非常相似,两者结构几乎就没有区别!

任务不同一:发射时质量更大,嫦娥5号重达8.2吨,而三号四号则只有3.8吨。

任务不同二:月球轨道上会留存轨道器和返回器,然后着陆器和上升器分离着陆月球;

任务不同三:任务完成后,上升器会以着陆器作为发射平台,脱离月面返回月球轨道;

任务不同四:月面采样任务和月球轨道样品交接,前者会打孔深入月面以下2米取样,后者需要在月球轨道上交接样品,流程复杂,难度极高。

任务不同五:对接,上升器需要和轨道器对接后才能转移样品,月球轨道上对接,还是第一次操作,还要保证样品正常交接,同样是重中之重!

之后的返回,2014年10月嫦娥五号T1飞行试验器小飞已经走过一次了,咱就不多说了,尽管难度也很大,但第二次执行总比第一次要容易些!

阿波罗登月飞船发射后的状态变化,顺序1、发射,2、近地轨道,3、月面登陆,4、月球轨道对接

嫦娥五号任务状态变化

与日本的“龙宫”彗星采样相比,谁更难一些?

2014年12月3日,日本隼鸟二号在种子岛被H-IIA火箭发射升空,目标是编号为162173 Ryugu的小行星,它是一颗阿波罗型小行星,远日点1.415AU,近日点0.963AU,和地球轨道相交,它于2019年2月22日,隼鸟2号成功登陆小行星“龙宫”(Ryugu),发射大金属弹制造出人工陨石坑。

2019年7月11日,隼鸟2号二度成功登陆小行星“龙宫”成功采集样品后,在小行星附近继续深入探测,2019年11月13日,隼鸟二号开启离子发动机,准备返回地球,预计将于2020年12月底在澳大利亚中南部的伍麦拉伍麦拉火箭试验场着陆!

嫦娥五号和龙宫小行星采样相比,谁的难度更大?

月球采样的国家除了前苏联和美国以外,暂时还没有第三国,当然嫦娥五号成功了就是老三,而小行星采样,2003年5月9日发射的隼鸟号是第一名,当然这个是日本的探测器,2016年9月8日发射的美国的奥西里斯-REx探测器在小行星101955(贝奴)采样后将于2023年返回!

按时间上算隼鸟号第一,隼鸟二号第二,奥西里斯-REx探测器第三,按国家算,日本第一、美国第二,小行星采样返回同样难度很大,比如深空测控技术,需要全球性的测控网络来铺垫,否则那绝对是肉包子打狗!但日本和印度都没有全球性的测控网络,深空探测使用了NASA的深空网络!

贝奴小行星

另外还有深空长时间工作的离子发动机也是技术难点,不过化学燃料火箭也能完成,但显然离子发动机更有优势一些!

但从整体执行难度上来看,月球采样返回的难度要高一个数量级,首先第一点,月球的第一宇宙速度是1.68千米/秒,逃逸速度是2.4千米/秒,要从月球上逃逸,还是需要准备一番的,因此嫦娥五号才需要像阿波罗登月飞船那样,具有多个子系统,互为依托,互相制约,任务环节的每一步难度都极大。

贝奴和龙宫小行星的逃逸速度很小,北京理工大学自动化学院副教授曾祥远曾在2018年接受采访时表示,“‘龙宫’小行星直径约1公里,表面的重力加速度约为地球的十万分之一,其表面逃逸速度量级别为cm/s,在龙宫上登陆难度是保持稳定,飞离如蜻蜓点水,无需增加额外的逃逸发动机!

而月球无论登陆还是起飞,都必须消耗相同的燃料来减速和加速,所以从整体上看,无论是测控复杂程度还是登陆与采样以及交会对接技术,绝不是小行星采样任务所能比拼的,当然日本小行星采样先进的一方面我们也绝不否认!

印度曼加里安探测器

当然印度也向火星发射了曼加里安探测器,而且成功入轨,一直到现在还在正常工作,在这方面我们的确不如印度,但相信没有人认为印度的宇航技术比中国高明吧!

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