几乎被烧得面目全非!嫦娥五号返回舱返回地球时到底经历了什么?

我国计划在2030年之前将2名航天员送上月球表面,实现中国人首次载人登月。虽然现在我们还没有可以将航天员送上月球的火箭、飞船,但是从技术层面来看,我们其实已经具备了载人登月一些相关的技术。

因为之前,我们已经发射了很多月球探测器,这些月球探测器完成了环绕月球、着陆月球、月球表面采集样本、月球表面起飞、月球轨道交会对接、从月球轨道高速返回地球等任务。而嫦娥五号探测器是我国第一个去月球取样返回地球的项目,从发射升空到返回地球的整个过程来看,和当年的阿波罗载人登月是相似的,所以很多人都认为我们的嫦娥五号探测器其实就是进行了一次载人登月的技术验证。

对于人类来说,载人登月需要解决很多问题,除了需要推力更强大的火箭、尺寸更大的载人飞船外,飞船如何安全返回地球,也是非常重要的。相信很多网友都看到了嫦娥五号探测器返回器在返回地球以后的画面,从公布的照片中,我们看到返回器的外部烧得面目全非、黑不溜秋,这说明飞船返回地球的过程是极为惊险的。那飞船返回地球时,到底经历了什么?

嫦娥五号

2020年11月24日,嫦娥五号探测器发射升空,执行本次飞行任务的是长征五号火箭。由于长征五号火箭的推力足够强大,在发射升空后,嫦娥五号探测器直接就进入地月转移轨道,高速飞往月球。

在2020年12月1日,嫦娥五号探测器的着陆器、上升器组合体分离,成功软着陆到月球表面的吕姆克山脉,随后开始在月球表面采集样本。

在2020年12月3日,嫦娥五号探测器的上升器带着样本从月球表面起飞,进入环月轨道。

在2020年12月16日,上升器和轨道器、返回器组合体实现交会对接,并转交样本。在完成样本的交接后,上升器与轨道器、返回器组合体分离,上升器受控降落到月球表面。

在2020年12月13日,轨道器、返回器组合体开始返回地球,进入月地转移轨道。

在2020年12月17日,嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,本次返回过程采用的是半弹道跳跃方式再入返回,也就是大家所说的“打水漂”的方式重返地球。

在此之前,嫦娥五号飞行试验器在返回地球大气层时也曾经采用了“打水漂”的方式重返地球,进行了技术探索、验证,嫦娥五号探测器的返回过程是我国第二个采用“打水漂”方式返回地球的航天器。

在执行嫦娥五号任务之前,我们已经发射了很多载人飞船,以及一些返回式卫星、货运飞船,但是之前的那些航天器在返回地球时都是直接进入大气层的,并不需要“打水漂”。

这是因为神舟飞船或者天舟货运飞船、返回式卫星返回地球的速度相对较慢,接近地球的第一宇宙速度而已,也就是差不多为7.8公里每秒。而从月球返回地球的飞船速度非常快,例如嫦娥五号探测器返回器的速度就接近地球的第二宇宙速度(又称逃逸速度,接近11.2公里每秒),速度越快意味着返回时的能量越高。

为了让嫦娥五号的返回器在返回过程中把速度、能量降下来,科学家让返回器在第一次进入地球大气层滑行一段距离后再次升高轨道,随着返回器的轨道高度提升,速度就会降下来,从而消耗返回器的能量,降低第二次再入大气层的速度。当返回器的速度降到第一宇宙速度以下时,它就会再次下降进入大气层了,后面返回地球的过程就和神舟飞船的过程是一样的了。

虽然经过“打水漂”的方式进行了减速,但是嫦娥五号探测器返回器的速度还是相当快,当航天器以接近地球第一宇宙速度的速度闯入地球大气层时,气动加热效应会非常强烈,返回器外部的温度会上升到接近3000 的高温。从返回器的外部看去,就好像是一个从天而降的熊熊火球。

其实,不仅是我们的嫦娥五号探测器返回器或者神舟飞船返回舱会遇到这样的情况,俄罗斯的联盟号飞船、美国的载人龙飞船或者其他的航天器在高速返回地球大气层时,一样会出现这样的情况。

虽然外部温度极高,但是返回器的外部涂有特殊研制的烧蚀材料、隔热材料,这些材料吸收、带走大量的热量,能够保护返回器不被烧毁。不过在经受高温灼烧后,返回器外部的烧蚀材料、隔热材料就被烧得黑不溜秋、面目全非了。

嫦娥五号样本开放申请

嫦娥五号探测器取样返回地球已经过去了2年多了,科学家在拿到嫦娥五号探测器的样本后,展开了很多研究,也取得了很多新的发现。现在又有嫦娥五号探测器相关的消息了。

10 月 1 日,在阿塞拜疆巴库举办的第 74 届国际宇航大会(IAC)期间,中国嫦娥五号团队荣获国际宇航科学院“劳伦斯团队奖”。

在本次国际宇航大会上,我们还宣布了一个消息,那就是嫦娥五号月球科研样品即将面向国际开放申请,欢迎各国科学家共同研究,共享成果。

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页面更新:2024-05-17

标签:嫦娥   宇宙速度   地球   大气层   探测器   面目全非   月球   飞船   样本   轨道   返回舱   速度

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