江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

科学家|嫦娥五号王者归来，就为取两公斤月球样本？雄心壮志毫不掩饰( 四 )


高效吸能合金打造的着陆支撑腿
着陆支撑机构曾在月背登陆任务中立下大功 ， 通过回传图像确认嫦娥四号降落在一块带有倾斜角度的坡面上 ， 周围数米距离内就有多个月球坑 。 如果不是机器视觉系统加上着陆支撑机构的双重加持 ， 想要完成复杂月面着陆行动是无法想象的 。
嫦娥四号着陆倾斜坡面
为了攻克地外天体着陆难题 ， 我国早在十年前就兴建了一座高110米的多维随动塔架试验设施 ， 可以模拟月球引力条件下净高70米下降着陆过程 。
多维随动塔架
两年多前位于河北省境内的地外天体综合试验场也拔地而起 ， 其试验能力进一步提升 ， 可以模拟月球、火星等天体超过100米高度的下降着陆过程 ， 完备的地面试验设施是嫦娥三号、四号得以完美落月的强大保障 。
地外天体综合试验场
动作6：月面工作 。
着上组合体此前之所以要在着陆准备轨道绕月飞行3天的一个重要原因是为了等待着陆区月午时刻的到来 ， 因为着上组合体获取月壤样本需要充沛电能 ， 而只有月午才能使太阳翼发电能力最大化 。
基于月午工作条件着上组合体月面工作时间设定为48小时 ， 嫦娥五号任务目标是抓取2公斤以上月壤 ， 而探测器设定的月壤抓取上限是4公斤 。
着上组合体月午工作48小时
为此嫦娥五号着上组合体配备了人类迄今为止最为全面的地外天体样本抓取机构 ， 钻取采样系统由“岩心钻探机”和“机械取样器”组成 。
岩心钻探机可以钻取月面下2米深度的月岩样本 ， 机械取样器则由四自由度机械臂与末端采样器组成 ， 基于机械臂功能可以实现大范围多样化采样 。
岩心钻探机
末端采样器两端分别是铲挖式采样器与浅钻式采样器 ， 能执行铲、挖、浅钻、拾取等多种形式的样本采集 。
机械臂末端采样器
配合末端采样器工作的还有一部依附于机械臂末端位置安装的近距摄像头 ， 稍远处还有一部远距广角摄像头 。
嫦娥五号4公斤月壤抓取上限是什么水平？同样是月球无人采样领域里的世界第一 。
月球-16无人月球采样飞船缩比模型
此前人类曾发射三艘无人月球采样飞船 ， 获取的月壤总量也仅有326克 ， 而嫦娥五号设计采样量是其总量的12倍有余 ， 任务目标采样量是其总量的6倍有余 。
为什么嫦娥五号有如此出色的采样能力？除了完备的钻取采样系统 ， 动作7更是关键所在 。
动作7：月面上升 。
前文提到嫦娥五号着上组合体充分继承了嫦娥三/四号平台 ， 这意味着登陆月球的重量将与后者大体持平 ， 而携带月壤样本用于月面起飞的上升器重量仍然高达509公斤 ， 这一重量远远超过了玉兔号月球车的140公斤 。
嫦娥五号着陆器
由于嫦娥五号是短周期任务 ， 无需携带多余的探测载荷 ， 维持月夜工作的核热源也可省去 ， 加上近月制动由轨道器负责 ， 着陆器又可省去一部分燃料重量 ， 因此嫦娥五号着陆器才可以携超过半吨重量的上升器实现登月任务 。
嫦娥五号上升器
人类此前三次无人月球采样任务由于无法掌握月球轨道无人交会对接技术 ， 采用的都是月面起飞直接返回地球方案 ， 上升器需要克服返回舱与大量燃料死重 ， 因此极大压缩了样本重量 。
嫦娥五号则是采用具有世界领先水平的月球轨道无人对接方案转移月壤 ， 上升器只需少量燃料 ， 且没有返回舱死重 ， 因此取样重量才能呈几何级提高 。
胜利的旗帜
根据官方宣传视频披露完成月壤采集任务后 ， 着陆器平台将升起一面五星红旗 ， 然后使用着陆器监视相机来一个自拍 。
紧接着完成月壤样本初级封装工作的上升器就要准备月面点火起飞了 ， 这又是一个高难度科目 。
火箭在地球起飞有完备的发射塔架系统 ， 点火起飞位置精确测算 ， 飞行轨道也是算了又算 ， 月面起飞就完全不同 ， 着陆器就是上升器的发射塔架 ， 而着陆器是不可能四平八稳的 ， 比如嫦娥四号着陆器就落在了斜坡上 ， 同时着陆器也不可能像地球发射塔架那样配置火箭导流槽 。


推荐阅读


上一篇：iphone12|没有惊喜的发布会？iPhone 12颜色、配置全曝光

下一篇：火星|天问一号将脱离地球轨道向火星轨道靠拢，去火星有多难看完就明白