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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长征五号奔月后只回来个回收仓,那么其它的设备去哪里了?
这次嫦娥五号以8.2吨重用长征五号(胖五)于2020年11月24日4时30分在海南文昌发射升空,从升空到取土2Kg的返回舱降落到内蒙古大约历时23天。重载登月,轻装返回,在完成每一步后不需要的都甩掉,因为重力越大,需要的烧料越多越重,影响了返回的能量。你看下方图前后经过便知:动力下降要向下喷火减速月面钻2米取样⬇️铲表层土⬇️完成取样后上升离开月面⬇️已与返回舱对接⬇️再分离准备与地月返回舵对接⬇️两舱信号对接,用喷火控制两舱速度⬇️上升器分离⬇️绕月飞离月球,准备入月地轨道⬇️
长征五号奔月后只回来个回收仓,其他的设备去哪里了?
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。
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嫦娥5号自11月4时30分升空后,需在轨分行6天预计11月30日进行地月轨道切换,切换到月球轨道,然后减速反向点火制动,做好降落准备。
着陆上升及轨返组合体需在轨环月飞行2天,进行对着落地的时间窗口及环境的观察后着陆上升组合体与轨返组合体分离,着落月球,估计这一过程约20分钟。
月面钻孔取样品2公斤,然后月面取土,这一过程需2天。取样完成上升器点火升空,着陆器留在月球。上升器与环月的轨返组合体连接,将样品转移到返回仓,然后与轨道仓分离,轨道仓在轨飞行,自行毁灭或进行撞击月面试验。
返回仓环月飞行6天,等待返回窗口,然后转移至地月轨道,回地球飞6天进入地球轨道,采用独创的打水漂式返回,最后着落在内蒙古大草原。
总共历时23天,将于12月16日采样返回着落场。祝嫦娥5号每一个节点都能取得圆满成功,顺利取样返回。
长征五号奔月后只回来个回收仓,其他的设备去哪里了?
上升器与神舟上的逃逸塔相似,和着落器组合成一个月上飞船;返回器和轨道器的组合就是一个货运飞船。到达月轨后,两船分离,月上飞船着落月表,取壤后由上升器拖回到月轨,与货运飞船对接、转移月壤到返回器,再两船分离。接下来就是货运飞船月地转移、返轨分离、返回器弹跳式回到地球、轨道器在大气层烧毁。估计月上飞船还有额外惊喜。
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“嫦娥五号”这次要完成登月挖土返回任务,整个过程特别像当年美国阿波罗飞船的探月过程,其本质上也可以看作是一次小型无人版的阿波罗载人登月。美国已经完成了6次载人登月任务,其设计非常完善,技术已经相当成熟,航天工程本身就冒着巨大的风险,而在我们国家航天经费还是非常紧张、国力还没有达到非常强盛的情况下,借鉴它国的经验,让我们少走了很多弯路,提高成功的可能性。
我们可根据现实版的美国阿波罗飞船设计,结合我国目前已公开的登月及返回计划了解一下这次我国“嫦娥五号”的整个探月过程,哪些设备回来了,哪些留在太空中或月球上?
上图中,“嫦娥五号”由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成,全重8.2吨左右。它与“嫦娥四号”最大的不同是增加了返回任务,在太空中完成一次无人对接,难度非常大,可以称之为我国最复杂的一次航天探测任务。
“嫦娥五号”由四部分组成,根据任务要求不同,整体上又可分为上下两大部分,一部分是由轨道器和返回器组成的返回舱,用于返回地球,另一部分是上升器和着陆器组成的登月舱,实施着路、登陆月球。
最初胖五火箭把“嫦娥五号”整体送入太空,脱离地球的引力束缚,经过地月转移,进入月球轨道,在此上下两大部分进行分离,返回器与轨道器构成返回舱在月球轨道上停留,开始在月球轨道上转圈圈,等待完成挖土任务的上升器返回。
“嫦娥五号”登月舱分成两级,下半截是下降级——着陆器,用于登陆月球。上半截是上升级——上升器,返程的时候与返回器对接,而着陆器要承担两项任务,一是着陆器,完成落月任务,取土返回时,充当火箭发射架,点火启动后把上升器送回来。此时着陆器已经完成了它的使命,把它就留在了月球上,日夜守望月球了。
上升器携带着2公斤月壤返回到了月球轨道上,开始与等待着的返回器对接。对接完成后,上升器中2公斤月壤转移到返回器中,上升器已经完成使命,开始与轨道器分离,也就留在了太空中。
目前只剩下轨道器和返回器,此时轨道器开始点火,把返回器送回地球,降落到地面上,从此完成了整个探月过程。轨道器实质上就是火箭发射器,完成任务后,就留在太空中成为太空垃圾,四个部分只有返回器回来了。
“嫦娥五号”是地月系天体系统里的一次航天探月过程,由于地球与月球的引力不同,地球引力大,逃逸速度大,需要的火箭发射动力也大,加之起初还要承担起整个嫦娥五号所有设备重量,为此火箭的推力就非常重要,这是最重要的一个环节。
月球引力小,是地球的六分之一,那么月球上第二次点火,送上升器返回,而且着陆器也要丢弃,则不需要火箭太大的推力,所以第二次点火相对地球来说挣脱月球引力要比地球轻松一些,但由于在月球上点火,还是无人操作,增加了难度,这是我国首次完成该项任务,处于实验阶段,存在着很高的风险。
▲上图是着陆器转为发射架,离开了月球,返回月球轨道的画面
“嫦娥五号”这次探月过程,难度最大的是落月,还有从月球上返回。从以往其它国家失败的教训来看,多是在这一阶段发生的。着陆器要承担着两项任务,一是着陆过程要选择地点,避障,缓冲,下落时通过燃料减速,防护设备不能损坏,二是这次还要把上升器送回来,相当于把一个小型的火箭发射架投放到了月球上,有较高的难度。还好,嫦娥四号落月难题技术已突破,也很成熟,这次还是非常有把握的。
这次“嫦娥五号”是一次完整的载人计划的微缩版,总重量不大,才8.2吨。美国阿波罗11号登月时有3人,阿姆斯特朗与奥尔德林在月球上插小旗,蹦蹦跳跳,晃荡了一圈,就是大家在网上看到的场面,而柯斯林却留在了指令舱中,相当于咱们嫦娥五号的返回器。载人后要增加很多设备,并且提高了总重量,美国土星五号运载能力达到几十吨,月球轨道45吨,近地轨道118吨,这对我们国家来说,下一次登月首先得有一个更大推力的胖五出现,才能完成载人探月计划。
未来我国探月工程有3个人登月的话,如果按照阿波罗11号的实施方案,得有一个人留在返回器中,迎接从月球中返回来含有2个人的上升器,对接完后,2个人转移到返回器,3人团聚后回到地面,这个过程要求更高,每一个环节都不能出一点儿差错,否则的话功亏一篑。
这次我国将以嫦娥5号为标志,完成无人探测阶段后,工程将开启载人登月阶段,这将是继美国之后,我国将成为载人登月的第二个国家,也将面临着更高的机遇和挑战。
长征五号奔月后只回来个回收仓,其他的设备去哪里了?
这次发射的嫦娥五号,像一串糖糊芦。上边是上升器,下边依次是降落器、返回器、轨道器。上升器是从月球向上发射,带着在月球所采样本与返回仓器和轨道器组合体交会对接,并将月球样本交予返回器。上升器就完成其使命,留在了环月轨道。降落器负责在环月轨道,将上升器与降落器组合体软着陆于指定月面,它的使命也完成了,留在月球。而返回器在接受完月球样本后,在轨道器的带领下并与其分离后独自返回地球,返回器又完成了使命。而轨道器则在完成嫦娥五号的太空任务后,在返回地球时蚀毁坠落。
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