振奋人心的消息相继传来!截至12月2日,嫦娥五号上升器与着陆器组合已成功月面软着陆,并开始了最关键的“挖土”任务。届时,着陆器将带着我们对外星球的向往,开展一系列科学实验,并采集2kg月球土壤样本返回地球。这标志着整个人类向未知宇宙的探索又更近了一步。
在感到振奋的同时,也许很多朋友更多的是好奇:嫦娥五号到底是什么?她是如何实现目标的?又要完成什么样的研究?这里就为大家科普一下。
说起嫦娥五号就不得不提嫦娥一~四号,毕竟这四代前辈为小五的成功运转积累了大量的数据经验。
我国探月工程是按照“绕、落、回”的计划执行的。“绕”即实现卫星在月球自转轨道绕月巡航;“落”即能够着陆到月球表面;“回”即能够着陆到月球表面,并在采集样本后返回地球。
嫦娥一号和二号实现了“绕”。
嫦娥一号,是一颗“绕月”人造卫星,在月球自转轨道上绕月飞行,远距离观察月球;
嫦娥二号,是一颗升级版的一号;
嫦娥三号和四号实现了“落”。
嫦娥三号,就是就是大家都知道的微博知名“大V”——玉兔号月球车,小玉兔搭载了探月工程的首个月球“着陆器”,实现了月面软着陆和巡航研究;
嫦娥四号,是升级版的三号,由玉兔二号、月面着陆器、鹊桥中继卫星三个部分组成,比三号多了一个用于从月球背面向地球传递信号的鹊桥卫星。等于小玉兔带着“手机”登上了月球,和地球老家联系更方便啦!
嫦娥五号,既是我们对第三步“回”的初步尝试。
比起三号和四号,嫦娥五号的结构总体上“胖”了一倍,因为除了要把“小玉兔”送上月球外,在“小玉兔”完成任务后,还得把“小玉兔”采集到的月壤样本带地球老家。送去的时候,和三号四号一样,需要一个月球着陆器;回来的时候则额外还需一个上升器+一个返回器。
所以,刚刚发射升空,还在奔向月球的嫦娥五号,看起来就像一个长长的冰糖葫芦。
当嫦娥五号到达绕月轨道并调整稳定后。这个长长的冰糖葫芦就会从中间分成2部分:负责着陆采样的“上升器”乘坐“着陆器”降落到月球表面收集土壤样本;负责带大家回家的“返回器”坐在“轨道器”中继续绕月巡航,等待“上升器”完成任务。
“上升器”乘坐“着陆器”落到月球表面后,会自动驶出“着陆器”平台,到月球表面完成样本采集等一系列科研任务。完成任务后,回到着陆器平台,通过自身携带的“推进器”返回绕月轨道,与等待中的“返回器”对接,将样本交接给“返回器”。
最后“返回器”搭载“轨道器”历经38万公里的太空旅行返回地球。
通过网络信息我们都知道,嫦娥五号登月的主要目的是带回一份2kg的月球土壤样本。那嫦娥五号在月球上“挖土”的目的是什么呢?
其实“挖土”只是嫦娥五号探月的表面目的。在这个平凡的表面下隐藏着很多能够促进人类科技的深层次的研究。
首先从发射到回收的整个过程,就是一个系统的大框架科学研究,如果将整个发射过程当成一次科学实验。这个实验包含了:力学、热学、电性能、大系统对接、着陆起飞综合验证试验、全尺寸羽流导流试验、全自动采样封装试验、全自动交会对接和样本转移试验、返回器综合空投试验、气动力设计验证试验、气动热防护试验等等数十个涉及各类物理学模块的前沿研究。
就拿“全尺寸羽流导流试验”来说。“羽流”是一种十分不确定的分子流体运动状态,它描述的是两种密度相近的不同介质,其中一种在另一种中自由扩散的方式。比如:吸烟人吐出的香烟烟尘在空气中的移动方式;点燃柴火后产生的火焰在空气中的形态模式……
其中,火箭发动机尾部喷射出的尾焰在空气中的运动方式也是羽流的一种。
通过“羽流导流”试验,可以进一步观察和积累羽流的产生、形态变化、扩散模式等,然后通过预设好的的理论模型,对羽流增加外部干扰进行“导流”,使其在限定的数学模式内运转,让不可控的羽流变得可控。这样就能让火箭发动机的性能更好,安全性更高!
而且这些试验数据还能提供给其他社会应用进行参考。比如:森林防火。前几年的加州大火,一夜间毁灭了一个小镇,如果人类拥有成熟的“火羽流”模型,就能通过人为干预“火羽流”的动向,大范围阻隔火蔓延,达到更好的灭火效果,减轻灾害带来的损伤。
好了,关于嫦娥五号的科普就到这里了。
每一项科学突破都能带来数个世纪的文明进步,每一个新的科学理论都能促使整个文明从思想到物质上的蜕变。嫦娥五号远奔38万公里挖土,代表华夏人走出我们完整访问外星球的第一步,接下来还有很多挑战在等着“五号宝宝”,让我们一起祝她一帆风顺!