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嫦娥五号来回月球要23天,为何50年前的月球16号探测器只要12天?

 共同成长888 2020-12-13

在2020年11月24日,嫦娥五号探测器发射升空,开启奔月之旅,从时间来看,嫦娥五号探测器的任务已经持续了18天,可能很多朋友已经迫不及待,它到底什么时候回到地球呢?嫦娥五号探测器这么久还没回来,这个时间算长吗?

如果对人类历史上几个比较经典的登月任务比较了解,可能会发现我们的嫦娥五号探测器23天任务是相对较长的,如苏联的月球16号探测器任务只需要12天。在1970年9月12日发射升空的月球16号探测器经过近一周的飞行,在1970年9月20日这一天实施软着陆,登陆到月球表面。在登陆月球大约1小时后,月球16号探测器的下降级开始采集月球样本。在1970年9月21日月球16号探测器的上升级从月球表面发射升空,带着样本进入环月轨道,在1970年9月24日返回器进入地球大气层,顺利返回地球。这是我们人类第一次探测器从月球表面取样的任务。从发射升空到返回地球,月球16号仅仅花了12天时间,同样是无人探测器取样,嫦娥五号的时间需要23天,为什么50年前的月球16号这么快呢?

我们看一下月球16号的情况就知道了。和嫦娥五号探测器相比,月球16号探测器的结构相对简单,只有下降级和上升级两个部分,而嫦娥五号探测器分轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分。在到达月球后,月球16号并不需要择机释放着陆器、上升器,而是整个探测器直接登陆月球,这样一来,就缩减了月球16号探测器在月球轨道飞行的时间。除此之外,月球16号探测器并没有单独的轨道器、返回器,样本直接由上升级带回地球。所以当月球16号探测器完成月球样本采集以后,上升级直接从月球表面起飞加速返回地球。而嫦娥五号探测器的上升器从月球表面发射升空后,还在月球轨道与返回器进行对接并转移样本,然后返回器再择机返回地球。由于月球16号探测器没有这一个过程,月球16号的时间也就更短了。

当年月球16号探测器之所以没有分轨道器、返回器、着陆器、上升器这么细,是因为当时的科技没法实现,即使将返回器与上升器分开,也没技术让上升器、返回器在38万公里外的月球轨道进行无人交会对接。两个飞行器在月球轨道自动相遇并无缝对接,难度超乎想象,当年阿波罗载人登月计划也是因为有宇航员能够驾驶飞船才能实现交会对接,不然以当年美国的科技,想在月球轨道无人交会对接估计也是没法实现。在省去这些分离、交会对接的过程,月球16号任务时间就短了很多了。而且,当年的苏联的幅员辽阔,东西跨度很长,所以“返回器”返回地球的着陆区也比较大,返回地球的窗口也没那么高的要求。而嫦娥五号的返回器以打水漂的形式返回地球大气层,在内蒙古四子王旗着陆,着陆区很小,所以返回的窗口要求就比较高,在轨“待机”的时间就更长一些。

既然月球16号探测器直接着陆月球、直接返回地球的方式时间更短,省去交会对接等过程,看起来更简单,为什么我们的嫦娥五号探测器不采取这样的简单方式呢?如果仅仅是为了采集样本,采取月球16号探测器的方式也不是不可以,事实上,我们不仅仅是为了取样,也是为接下来的的月球探索做好技术验证。当年阿波罗载人登月飞船的过程,和嫦娥五号探测器的过程是相同的,也就是说,嫦娥五号探测器可以看作“无人版阿波罗飞船”,或许在不久的将来,我们就会看到我们宇航员登陆月球。这也说明了我们的嫦娥五号探测器比时间更短的月球16号更先进。

在2020年11月24日发射升空;在2020年12月1日着陆器、上升器组合体实现软着陆;在2020年12月3日上升器发射升空进入环月轨道;在2020年12月6日上升器与轨道器、返回器组合体交会对接并转交样本,随后与组合体分离;在2020年12月12日嫦娥五号轨道器和返回器组合体实施第一次月地转移入射,从近圆形轨道变为近月点高度约200公里的椭圆轨道。接下来返回器、轨道器组合体还将择机实施第二次月地转移入射,从而摆脱月球引力,进入月地转移轨道返回地球。

从时间来看,整个任务已经进行了18天,按照23天的任务时间来倒推,我们其实也已经知道嫦娥五号探测器大概的返回时间了,回到地球也就是在接下来几天内的事情。至于大概是哪一天,相信大家也能够推算到。

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