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最近一段时间,嫦娥五号探测器几乎吸引了所有人的眼球,这是人类时隔44年之后,再度在月球表面取样并带回地球,是我国复杂度最高、技术跨度最大的一次航天系统工程。
历经23天之后,探月工程嫦娥五号在北京时间12月17日1时59分于内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,圆满完成了月球取样任务。
嫦娥五号一路走来克服了无数艰难险阻,也被称为是中国航天史上难度最大任务之一,尤其是嫦娥五号回家的方式,以接近于11公里/秒的速度冲入了地球大气层,使其表面温度高达2000多℃,一不小心就有可能发生“燃烧”。
但在当初升空地球的时候,嫦娥五号并没有遭遇这样的高温。那么同样是穿过地球大气层,为什么嫦娥五号返回时会燃烧,而升空为什么不会呢?
嫦娥五号探测器的升空。北京时间11月24日4时30分,嫦娥五号探测器由长征五号遥五运载火箭(俗称胖五)成功在中国文昌航天发射场发射升空,本次执行任务的嫦娥五号探测器整体重达8.2吨。
据悉,这是长征五号系列运载火箭的第二次应用性发射,而长征五号火箭是我国目前运载能力最强的火箭,其近地轨道的运载能力高达25吨,地火转移轨道的运载能力为6吨,地月转移轨道的运载能力为8.2吨。
这是为了运送探月工程嫦娥五号探测器至地月转移轨道,我国首次进行的地外天体采样返回任务。
另外,长征五号火箭运送嫦娥五号探测器的时候并不会大幅度的加速,而加速过程是在太空进行的,因为太空中的空气阻力特别小,几乎可以忽略不计。
一般火箭、卫星如轨所需的速度都是在太空中加速完成的,因此嫦娥五号探测器在升空时并不会有“燃烧”的风险。
嫦娥五号23天的太空之旅。北京时间11月24日凌晨,嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场成功发射升空,在进行了2次轨道修正、2次近月制动,顺利进入了环月圆轨道。
之后,嫦娥五号探测器又经历了组合体分离、环月降轨以及动力下降,着陆器和上升器组合体于12月1日在月球正面预选区域进行了着陆并开展了采样工作。
北京时间12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机点火起飞,成功将携带样品的上升器送入预定环月轨道。
北京时间12月6日5时42分,嫦娥五号成功完成了与轨道器和返回器组合体之间的交会对接,并于6时12分将样品容器安全转移到了返回器中,实现了中国首次月球轨道上的交会对接。
北京时间12月8日6时59分,嫦娥五号上升器离开轨道,于7时30分左右降落在月面经度0度、南纬30度附近的预选地点。
北京时间12月12日到16日,嫦娥五号轨道器和返回器的组合体在完成2次月地转移入射、3次轨道修正后,嫦娥五号返回器于12月17日1时59分成功在预定区域内着陆,标志着中国首次月球采样任务成功完成。
嫦娥五号返回地球以“打水漂”的方式进行着陆。“打水漂”的游戏相信大家应该都玩过,当你投掷一块石头于水中,石头受力会在水面上一起一伏,荡起漂亮的水花,石头最后才会沉入水底并与河水融为一体。
而嫦娥五号“打水漂”的这种说法,指的就是嫦娥五号快速进入地球的大气层,借助大气层的力“弹跳”起来,然后再进入大气层,最终利用地球引力作用返回地面的一个过程。
这波操作在航天领域中有个专业术语叫“高速再入轨道技术”,其中大气层给嫦娥五号的力就相当于石头受水面的力。
嫦娥五号探测器的返回。北京时间12月17日凌晨1时左,北京航天飞行控制中心利用地面测控站对嫦娥五号轨道器和返回器的组合体进行了控制,让其轨道器与返回器在距南大西洋海平面5000公里左右处实施解锁分离。
到凌晨1时33分,嫦娥五号返回器在距离地面高度120公里左右处以接近第二宇宙速度(11.2千米/秒)的速度进入了地球大气层,进行了首次气动减速,之后下降到预定高度时,返回器再向上飞出大气层,到达最高点之后再开始滑行下降,符合“打水漂”中的一起一伏。
然后在地球的引力作用下重新返回地球大气层,进行第二次气动减速,由于降落伞在距离地面过高时,起不到什么作用,所以要在下降到地面一定高度时(大概10公里左右),返回器才能打开降落伞稳定保持最后减速并于预定区域安全着陆,最后负责回收任务的技术人员开展回收工作。
为什么嫦娥五号要这样返回地球呢?相信大家应该都知道,太空中没有大气层的保护,所以嫦娥五号返回器在返回时,速度会特别快,但是这样过快的速度会和空气发生剧烈的碰撞和摩擦,表面温度会因为碰撞摩擦而升高(气动加热效应),最后将会产生“燃烧”的风险。
之所以要使用“高速再入轨道技术”,是因为这对嫦娥五号来说将会实现返回器减速的一个效果,从而完美的避开“燃烧”的风险。
除此之外,其实在嫦娥五号返回器的外层也会有烧蚀材料,经它们燃烧之后会带走大量的热量,以此来确保返回器和月壤的安全。
此次嫦娥五号探测器任务的圆满完成是探月领域的一项巨大成就,具有里程碑式的重要意义,最后让我们欢迎英雄回家!
穿雨林看长五发射 海南试北京越野BJ40
从遥远的月球回来,把里面的东西换成TNT,落到指定的地点。误差究竟有多少?我想出了中国的顶级科学家。任何人都没有答案。甚至都不会给你留下猜疑的线索。
看下多长时间找到的,理论时候是1:58 落地,实际是2:50左右找到,草原上行进速度是20公里/小时左右。
误差应该在前方15公里(半经)左右。
根据预测误差16 倍来计算,准备半径为240公里,以24 公里递进,此次在48 公里的十环区以内。
运算精准度为98%
实际上人员不可以在理论落点上待令,而是在附近等待。
实际精度100%,几乎没有偏差。
此行为后续载人登月奠定了坚实基础。
必须给个赞 !
嫦娥5号理论落点是哪?与实际落点相差多少?
嫦娥五号的返回舱带着从吕姆克火山麓取回的2千克月壤,经过高难度的水漂半弹道重返大气层,已经在内蒙古四子王旗顺利着陆!
据央视直播的消息,今天凌晨1:59,嫦娥5号安全着陆,2:21空中搜索队发现目标,2:34红外探图像显示嫦娥五号返回舱,2:45三支搜索车队到达!尽管这个速度在专业人士看来已经非常神速,但很多朋友眼中,似乎还有些落差,这返回舱肯定装了定位系统,直升机找个返回舱还得二十多分钟,怎么会那么慢?不是应该立刻找到的吗?
嫦娥五号返回,落点到底算不算准确?
上文中央视直播的已经给出了相关信息,飞机搜索22分钟发现目标,红外凝视成像35分钟给出图像,车队大约46分钟到达,我们可以根据这个信息大概评估下落点准确度问题。
参与搜索的是大腹便便的直-8直升机,直-8最大速度273公里/小时,巡航速度大约232公里/小时,一般在20分钟内最大速度可以飞行90千米,巡航可以65千米!据此计算,嫦娥五号落点距离直升机起飞位置超过65千米?
搜索直升机降落场
很显然这个距离和后面的车队大约45分钟到达明显不相符,因为直升机保障搜索是从四子王旗搜索机场出发的,因此这个距离无法作为参考,唯一可以被参考的是车队行进时间,大约45分钟!
我们现在要确定的是车队大约是什么时候出发,到底是直升机搜索到目标后出发还是着陆后立即出发,据种花家的分析应该是着陆后就出发!为什么如此判断?因为直升机获取的信息和车队所得到的信息应该是一致的!
车队那么久才到达是因为草原地区高高低低,并且还有积雪,车队行进并不能以高速公路计算,一般的夜间行进,草原地区最高也就20-25千米/小时,那么45分钟行进的距离大约是15-20千米左右,如果计算歪歪扭扭行进的距离,那么大约在12-15千米!
假如考虑车队不在预定落点范围外等待,必须要考虑一个安全区域,这个区域到底有多大没人知道,但估计绝对不会小于10千米,简单的说必须留出一个10千米的安全范围,车队只能在外面等!
那么准确的落点误差大约只有2-5千米,对于一个水漂弹道返回,并且携带降落伞,还有强烈侧风的寒冬季节降落,这个精度和命中靶心没啥区别!
为什么命中靶心了,还要车队搜索?
相信嫦娥五号返回控制的团队会被你问的一脸懵逼,就像考了满分100,却还被质疑为什么不做得更快一点,确实飞船返回地球有一个无法避免的问题,那就是精度太差,即使满分,它的落点也有很大随机分布的缺点!
为什么飞船落点如此不准?
炮弹打得准还是导弹打得准?很明显是导弹,因为无制导炮弹的所有参数在飞出炮膛的瞬间就决定了,这个初始参数包括炮管的角度、大气温度和密度、炮弹射程中不同风速、纬度(科里奥利力)等,这些参数将决定炮弹最后的落点在哪里,因为中途无法修正,所以初始精度误差将会让射程几十千米的炮弹落点差距几百米甚至更高。
所以一般情况下,大炮射击时都是群射,而且数量以基数计算,而导弹则可以不断修正,直至命中目标!一般一个目标很少会超过2枚导弹,所以有制导的导弹或者炸弹会更准!
飞船没有制导吗?
飞船其实有制导,比如进入返回走廊前会建立姿态,嫦娥五号返回舱的姿态则是要让它在大气层中飞行一段时间(黑障)再弹出大气层,然后再抛物线返回大气层,再次进入黑障!在黑障状态下,返回舱无法和地面通信,地面也无法将指令发送进飞船!
因此在黑障状态下,有没有制导没啥区别,关键是出黑障后,此时将会有飞船和航天飞机的差别,一种是阿波罗计划中的锥形大底飞船,猎户座也是这种风格,另一种是联盟号和中国神舟系列,还有SPACEX的龙飞船也类似,都是钟型风格!这种飞船类在低速下几乎就没啥升阻比可言,跟铁块差不多!
还有就是航天飞机,这是带翅膀的飞机,尽管升阻比差一点,但好歹也能在大气层中做个滑翔,因此航天飞机可以准确定位落点在跑道,比如美国航天飞机的御用降落机场是佛罗里达州东海岸的梅里特岛的肯尼迪航天中心,大部分任务都是在这里降落的!
所以出了黑障后,飞船像秤砣一样往下掉,掉到哪里只能听天由命了,当然这还不算,如果不开降落伞的话应该会更准一些,但一开降落伞,从10千米高度下落,风都能吹离很远!
执行STS-127任务的奋进号航天飞机安全降落美国宇航局肯尼迪航天中心
而航天飞机在出了黑障后刚好可以调整轨道,看看是不是下降通道内,如果不是那么可以稍微调整下,对准几十千米外的机场,一路滑翔而来!
可惜航天飞机成本实在是太高了,没人用得起,所以还是用低成本的飞船吧,等未来空天飞机造出来,也就圆满了!
TIPS:
北京越野?BJ40变化很大,非常大;
穿越湿滑泥泞的雨林,最危险的居然是蚂蟥;
为了在现场看火箭发射,要在草地上睡4个小时?
在嫦娥五号发射前夕,北京越野组织了一次雨林穿越试驾活动。车队由BJ40致敬2020版、2020款BJ40城市猎人和BJ40雨林穿越版三款车型组成。
海南的热带雨林里,有着原始自然生态造就的多变地形地貌,试驾路段也有着明显的海拔变化。三个小时的雨林穿越,我们体验了从晴天到多云,毛毛雨到暴雨再到放晴的气象异变,这也给试驾带来了更多奇妙的体验。
鹦歌岭山的高坡陡、五指山群山的河谷起伏,这些都时刻考验着车辆的通过能力。BJ40雨林穿越版有着254mm离地间隙,42°接近角,37°离去角,最大60°爬坡角度以及500mm的跨壕宽度。实际体验下来,我从一开始的“如履薄冰”到后面的“成竹在胸”,BJ40的新车确实让人越开越有信心。
雨林中坡道转弯的地方,常有被雨水冲刷出的道路缺损,BJ40致敬2020版短轴的短巧车身,让转弯直径更小,在丛林中穿梭更显灵巧。新车配备的电控分时四驱系统,能将前、后轴锁死,强化了它的脱困能力,再加上前、后轴自带的电控差速锁,使BJ40致敬2020版的四个车轮能够同步转动。在雨林中深深的泥泞车辙里,其他三个车轮全部打滑,只有一个能抓住地面,BJ40致敬2020版也能比较轻松地脱困。
穿越雨林三个小时全程没有停车,大家都憋坏了也不敢下车,原因是密集的蚂蟥。
我在新浪汽车时的老领导郭涛老师,下车1分钟就“带回来”一只。
北京越野BJ40在改款后加入了来自蜂巢的2.0T发动机和采埃孚8AT变速箱的动力组合。平心而论,之前的BJ40其实机械素质和整体实力已经不俗,换装新核心等于补上了BJ40的唯二短板(还有一个是NVH,后面会讲),看似“烧钱”的举动,带来BJ40驾驶体验上非常大的提升。
雨林穿越从各方面都与之前的越野体验不同,全程狭窄的坡道,茂密的植物能把车的视野遮挡大半,甚至还有大量树枝从空中垂下。树枝时不时就会撞击前风挡,让人不禁担心,玻璃会不会碎个稀巴烂。
越往林深处前进,湿气则越来越重,到后面直接下起了大雨。本就极度湿滑的路面,变成了连续不断的泥洼。玩越野的人都知道,又是泥又是水的路面,最是难走,对轮胎的抓地力和四驱系统的考验简直提升至魔鬼级别。不过一路走来,车队没有一个拉胯的,这就是BJ40越野实力的绝佳例证。
回到五指山市的酒店稍作休息,第二天车队经海南中线高速,前往此行最重要的目的地——文昌航天发射基地。
近300公里的高速路段,我们得以感受BJ40在NVH上做的巨大提升。据北京越野的吴雪林老师介绍,新车在25处地方做了NVH方面的加强。实际体验下来,这25处提升没有白费——我试驾的BJ40致敬2020版和城市猎人版,胎噪、风噪、发动机共振方面的优化表现,让人刮目相看。
单纯从NVH表现上对比,跟老款车简直像是两款车。NVH的提升以及新动力核心带来的强劲表现,补上了BJ40的短板。强烈建议之前试驾过BJ40的朋友们,再去试驾一下新款,你一定会有不一样的感受。
终于来到了文昌,到酒店放下行李休息片刻,晚上12点我们就坐上小巴车前往发射基地。
一路安检、查健康状态(必须有核酸检测报告)、最后抵达了基地的综合体育场。这里距离火箭足够安全足够远,不过就是要在空旷的场地上等待4个多小时。
人过三十熬不动夜,躺在体育场的假草草坪上居然也能睡着,虽然睡得不太踏实。一觉醒来,空旷的场地已经满是兴奋的人群,几千人一起期待长五发射。
过去我们仰望星空,要靠NASA、哈勃、旅行者探测器,不羡慕那是假的;现在国力强大了,虽然差距依然不小,但我们也有了胖五、北斗、天问、嫦娥,前几代人受的苦我们这代人终于尝到了甜头。我一直很好奇:这一代小朋友,长大后会怎么看自己的祖国?
他们一定比我们更自信,更骄傲。
火箭咆哮着撕裂长空,把嫦娥五号送入了太空。旁边的一群初中生激动得抱头痛哭,我也震撼得说不出话来。听说现代人的大脑与一万年前的原始人并无二致,目睹震撼发射的我,大脑一片空白,不知所措,也活像一个穿越而来的原始人。
愿嫦娥五号顺利取回第一捧月土,愿我们的老百姓越活越滋润。
也愿中国品牌的车,越做越好。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
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我是亚体号的签约作者“零毓琳”
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