日本登陆了3亿公里外的小行星,真的比我国完成的登月更难吗?

综述

对于头顶的那一片璀璨星空,人类其实从诞生了文明以来就有在关注。比如在公元前240年,当时是秦始皇七年,我国就记录下了彗星的“来访”时间,并在此后的漫长年代里都对其有所记载。

到1986年,根据这些记录,我们可以清晰地知道彗星已经路过地球30次了,甚至早在公元前14世纪,我国的甲骨文上也有对于日珥的记载,这些都是远远早于世界各国的天文发现。


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然而因为落后而守旧的封建制度,我国在近代与开启了工业革命的资本主义西方国家脱轨,并成为了被掠夺的对象,战争后的百废待兴,以及落后的科技发展,我国只能在上个世纪中期美苏太空竞赛时默默观望。

直到80年代以后,随着改革开放的到来,1986年我国正式将航天技术作为未来发展的重点之一,并在1992年才开始启动载人航天工程。


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不同于美苏两国在战后从德国获得的火箭技术,我国虽然是从零开始研究航天技术,但发展非常迅速,在1999年11月20日就有了第一艘由我们中国人自己自主研发的飞船,成为了除了美国和前苏联以外第三个具有发射宇宙飞船的国家。

到了2003年,我国又实现了载人飞船的计划,打破了美俄多年以来几乎无人打破的领域垄断,而2020年11月24日,我国发射嫦娥五号,在12月17日成功携带月球样品返回地球。


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与此同时,日本的隼鸟2号小行星探测器也在2020年年底从小行星1999JU3——“龙宫”返回地球,并收集了该小行星的表面和地下物质。

然而却有人将嫦娥5号与隼鸟2号进行了相关的对比,甚至认为后者难度比前者还要大,难道真的是这样吗?


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隼鸟2号

首先我们先来认识一下隼鸟2号,它是由日本相关航天局发射的小行星探测器,早在隼鸟2号之前,其实还有一个“隼鸟号”,它是全球首个前往小行星采集物质并返回了地球的试验。

小行星其实就是如同行星一样,会围绕着太阳旋转,只是其质量和体积比较小的天体,大多数的小行星都分布在火星与木星之间的小行星带中。



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然而事实上,隼鸟号虽然来到了距离地球2.9亿千米左右的小行星“糸川”,却因为技术上面的问题和一些意外,并没有能够成功释放着陆器,最后也只带回了少量的小行星样品物质。

有了第一次的失败经验,再加上与国际上多个国家的共同研发,隼鸟2号才诞生了出来。



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比如隼鸟2号上的3台巡视探测器,这些探测器并不像我们往常所见到的探测器那样长着轮子,而是如同青蛙一样,用“扭矩器”装置进行蹦跳向前漫游。

扭矩器其实就是一个转动惯量较大的电机,底板是一个低速旋转的圆盘,能够通过改变圆盘角度来让探测器转向,甚至可以远程调整“扭矩器”的磁场强度,从而将探测器进行加速或者减速,考虑到小行星上的引力作用,如果太快可能会跑入宇宙当中,因此最大速度设置成为了9厘米每秒。



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除了这种青蛙式的探测器,还有移动式探测器MASCOT,这是法国和德国的相关航天局联合研发出来的,虽然看起来只是一个普普通通的四方盒,但是内部装着四种能够对小行星进行观测数据的科学仪器。

而MASCOT的移动方式也非常有趣,是在地面进行“翻跟头”来位移,可以先从敏感器上分析自己的姿势是什么样子的,然后由内部的摆锤来进行翻滚工作。


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2014年12月3日,隼鸟2号发射升空,经过了四年左右的漫长而孤独的宇宙航行,终于在2018年6月到达了3亿公里之外的小行星龙宫。

6个月以后,隼鸟2号在该小行星着陆,收集了表面的样本,又在2个月后通过金属弹炸出的坑获得了地下物质样本,最终在2020年12月6日返回地面。



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隼鸟2号与嫦娥5号

有人通过对隼鸟2号与嫦娥5号的对比,分析出了隼鸟2号的难度比嫦娥5号更难,这是为什么呢?

客观来说,隼鸟2号飞行的距离比嫦娥5号要远得多,小行星龙宫距离地球有着3亿公里左右,而月球距离地球只有大概40万公里,前者是后者的725倍左右。


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一般情况下,距离越远,通讯的延迟性也就越大,在3亿公里左右的遥远距离,信息传递的延迟是非常大的,也就是说隼鸟2号几乎是自主完成了探测和采样,因为人类的操控其实并无法起到很大的作用。

同时隼鸟2号也需要更加精准的测距精度,因为我们都知道,从一个圆心向外走,如果角度出错,半径越长,那么相差也就越大,如果隼鸟2号想要准确来到龙宫小行星,所面临的测距远比地球到月球上的难得多。



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再看两者的任务时长,隼鸟2号飞行了6年左右,嫦娥系列探测器并没有超过前者,而任务时间越长,也就代表对航天器的要求也就越高,只是隼鸟2号任务时间更多地花在了来回的路途之中。

并且因为龙宫小行星距离地球过远,而隼鸟2号几乎几年以来长期处于航行的状态,就算是在小行星周围,也是环绕探测,发射探测器,并没有在地表停留太久,甚至它的航程都达到了52亿公里,是非常庞大的数字了。



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也正是因为这些原因,很多人认为隼鸟2号难度大于我们的嫦娥5号。

但是事实上,嫦娥5号是由我国自主研发制成,由内到外全是“made in China”,反观隼鸟2号,虽然还顶着日本研发的名头,但其实谁都知道它是“集大成者”,是由美国在内的许多国家共同完成的技术,并非是日本独立研制。



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美国的科技我们也都知道,目前为止仍然在世界处于前沿,日本有了美国等西方发达国家相助,隼鸟2号差得了哪去。

再从天体引力上来看,龙宫小行星因为质量很小,本身所具有的引力也就很小,大概只有地球的1/80000,或许人站在上面轻轻一跳就能飞出去来到宇宙,隼鸟2号的探测器甚至不敢走动速度太快,以免飞入宇宙。也因此,虽然小行星的引力会增加隼鸟2号降落地面时的难度,但也使其飞离小行星的过程更加轻松。



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而月球作为地球的卫星,引力是地球的1/6,会对飞行器造成一定的影响,甚至降落后如何回到地球也曾经是许多航天研究员需要解决的难点。

除此之外,隼鸟2号的降落和采样也与我国的嫦娥5号有着非常明显的不同,我国的嫦娥5号是软着陆,是挖掘月表采集起来的样本。


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不一样的是隼鸟2号在龙宫小行星周围徘徊了很久之后,只是在地表降落了1秒的时间,如同“蜻蜓点水”一般,触碰的“水波”还没来得及散开,飞行器就已经急急忙忙离开了。

更别提它采集地下样本的方式,是通过发射金属弹,撞击小行星地表,然后吸收被扬起来的尘土,与嫦娥5号有着巨大的差别。



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这样看来,似乎嫦娥5号又强过于隼鸟2号。但是其实两者根本没有可比性,因为这其实是两个不同方向的技术,任务也有所不同,只是因为嫦娥5号与隼鸟2号返回地面的时间都在同一个月,比较接近,而且都带回了地球之外的天体样本,这才引起了人们的比较。

登月有多难

事实上,登月的难度是非常大的,到目前为止,能够做到登陆月球的也就只有美国、俄罗斯和中国三个国家,其他的欧盟、日本、印度等等国家也并非是不想要拥有登月技术,但是这并不是想想就能做到的。



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2019年,以色列和印度的登月计划相继失败,日本也曾经在1978年就提出了登月计划,也在1990年后的十几年里陆续发射了登月探测器,只是都以失败告终。也因此,在我国的深空探测计划以月球为主时,日本将计划放在了小行星的上面。

而登月计划之所以这么困难,除了资金上的要求以外,还有技术上的种种难题。



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比如探测器上的变推力发动机,也被叫做是“太空刹车”,需要有足够的推力使探测器能够从月轨进入月表,但也不能推力过大而将探测器从软着陆成为硬着陆。

因为软着陆相对来说能够以较为平稳的速度落到月球地面上,不会发生太大的碰撞,而硬着陆就不需要考虑太多因素,冲到月球上面就算成功,但想想也在知道软着陆是最好的降落方式,可这除了需要“刹车”技术到位,也需要地面人员的操控准确度,一旦发生失误,就会导致着陆失败。



日本登陆了3亿公里外的小行星,真的比我国完成的登月更难吗?



可以说,日本在小行星探测方面的确是远超我国,但是我们国家的登月技术也“碾压”日本,这是两个不同领域的技术,是无法进行对比的。

结论

登月计划的完成并非是终结,到目前为止,全球能够在月球上面踩上脚印的也不过是美国一家,只有他们掌握着载人登月的技术。



日本登陆了3亿公里外的小行星,真的比我国完成的登月更难吗?



科学永无止境,而我国也在不断发展航天技术,预计将在2025年实施近地小行星绕飞和取样的计划,以及完成彗星探测的任务,同时将在2030年进行火星取样返回地面的任务。希望有一天,我们能够亲眼看见太空时代的到来。




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页面更新:2024-04-04

标签:小行星   日本   我国   龙宫   美国   探测器   嫦娥   月球   地球   计划

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