嫦娥五号第一次月地转移入射成功 就剩下找到 的回家路了
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原标题:嫦娥五号第一次月地转移入射成功 就剩下找到 的回家路了
从前几天嫦娥五号上升器壮烈撞月,嫦娥五号已经好几天没消息了,从2020年12月3日,嫦娥五号上升器在月球表面成功起飞,大家就都在盼着嫦娥五号什么时候能把月土带回来,很多人不断的发问嫦娥五号到哪里了?嫦娥五号没消息是不是失联了?种种猜想下也反映着大家对嫦娥五号的关心,这不,消息来了,嫦娥五号成功完成了第一次月地转移入射。
月地转移这个过程可是一个急不来的过程,许多人想象中的嫦娥五号返回器就像电影里的星际飞船一样,一路直行不带刹车的飞向地球,当然这是科幻电影里的夸张呈现,无论多厉害的航天器,就目前技术来看,都摆脱不了星球引力的影响,必须做绕星运动不断修正轨道,才能完成离开和降落的任务。
虽然月球引力相比地球小,但是嫦娥五号返回器力气更小,所携带的燃料和推力满足不了直接从月球一脚油门开回来,这时就得借助绕行轨道,这也是这几天来嫦娥五号在接收到月土以后所做的工作,寻找月地转移的时机。
嫦娥五号从发射入轨到返回器再入回收,一共要经历11个飞行阶段,分别是发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收,这样看来嫦娥五号一旦成功完成月地转移阶段,那离回家仅差一步之遥。
月地转移有何复杂之处
月地转移,简单地说是从月球轨道转移到地球轨道的过程。上面也说明了,嫦娥五号的动力不足以支持直接从月球直线开回地球,现在就是退而求其次,一步步的绕回家。
当初嫦娥五号飞往月球的时候,走的是称为地月转移的轨道,嫦娥五号通过不断加速、脱离地球引力、飞向月球开始,到被月球引力捕获、近月制动为止的轨道段,现在就是把这个过程反过来。不管是地月转移轨道还是月地转移轨道,从理论上讲空间中存在无数可能的轨道,而其中消耗能量最小的轨道只有一条,这正是嫦娥五号出发和返回时要走的路。
设计地球和月球之间的转移轨道,必须同时考虑地球和月球的引力作用影响。就拿嫦娥五号飞向月球的过程举例,当初嫦娥五号在地球发射升空以后,在近地轨道飞行时主要受地球引力的作用,月球引力的作用非常微弱,随着地月转移飞行过程的进行,嫦娥五号离地球越来越远,地球的引力不断减弱,而月球的引力不断增强,飞行轨迹也逐渐偏离最初的椭圆形轨道,当嫦娥五号进入离月球6.6万千米远的半径范围内时,起主导作用的变成月球的引力,而不是地球的引力。
嫦娥五号这几天在月轨做环月绕行,很大一部分原因就是在寻找月地转移轨道的入口点。月地转移轨道的入口点和出口点只是一种形象的叫法,嫦娥五号从入口点进入月地转移轨道,从出口点离开月地转移轨道,进入入口点的标志就是月地转移入射,轨道器在月轨点火推进,从近圆形轨道变为近月点高度约200公里的椭圆轨道。
根据地月的时空关系,只有在这个点进入月地转移轨道,嫦娥五号才能按时与地球相会。否则,将会出现与地球“擦肩而过”的情景,所以对嫦娥五号变轨位置和速度等因素要求非常高。
嫦娥五号返回地球剩下的难点主要集中在哪里
既然说月地转移轨道的 性,对嫦娥五号的变轨的速度和位置要求非常高,这也是回家路上的一大难点,不过经过缜密的计算,以及大量角度的调整,问题还是不大的,最危险和最看技术的还是返回器的返回。
轨道器只会会护送返回器半路,最终返回器要独自携带样品返回地球。由于距离遥远,太空中有没有大气层的阻力,所以返回器的速度会越来越快,如果不减速,进入大气层与大气剧烈摩擦,就有燃烧殆尽的风险。
为了保护好月土以及减少返回器的高速冲击,返回器需要在大气层进行一系列的减速过程,而这个减速过程,被形象的描述为“打水漂”。
我们平时在水面玩“打水漂”,石块第二次入水的速度,会比第一次入水明显速度减了很多。那想要返回器从太空打水漂,可比石头在水面打水漂困难的多,为了返回器能实现在冲入大气层后能再次弹出大气层,嫦娥五号返回器的返回速度被设计成第二宇宙速度,也就是人造天体无动力脱离地球引力束缚所需的最小速度。
返回器在合适的角度冲入大气层后,由于速度刚好是第二宇宙速度,返回器会摆脱地球引力的束缚,跳出大气层,由于返回器没有动力加持,跳出大气层也终究逃不出地球的引力“魔爪”,会被再次“抓”回大气层,这一系列过程返回器就像“打水漂”一样飞出去很远,但它的速度也降了下来,速度降下来了那就万事大吉了,按部就班的坠落内蒙古,回收大吉!
让我们静静地等待嫦娥五号的凯旋回归,它定将不辱使命!
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