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技不如人?为啥美国绕月飞行1天就能着陆月球,嫦娥六号需要20天

作者:沧海阅铭
本文内容均引用权威资料结合个人观点进行撰写,文末已标注文献来源及截图,请知悉。
技不如人?为啥美国绕月飞行1天就能着陆月球,嫦娥六号需要20天

前言

5月8日,发射升空约112小时30分钟的嫦娥六号,终于在近月点开启轨道器进行“减速刹车”,就此转入第四个阶段——环月飞行段。

嫦娥六号要进行20天绕月飞行后才能着陆月面,而美国绕月飞行1天就能着陆月球了。

为啥差距这么大?

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嫦娥六号任务

嫦娥六号作为大陆探月工程四期的“关键点”,将会帮助人类首次完成登陆月球背面的采集工作。

5月3日,搭载着长征五号的运载火箭的嫦娥六号成功在发射,完成加速,进入地月转移轨道。

之后的嫦娥六号,便以10.9公里每秒的速度沿地月椭圆轨道滑行,并且不再需要使用任何动力提供加速,并且还要进行逐渐减速。

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在经历了四天多的飞行之后,嫦娥六号已经抵达了月球附近,在北京航天飞行控制中心的精准控制下,成功进行了“刹车”。

踩下刹车之后,嫦娥六号速度将会将在2.38公里每秒以下,这样才能够被月球的引力捕获,如果不进行“刹车”操作,那边月球引力无法捕获嫦娥六号。

捕捉不了的话,嫦娥六号就会沿着“地月转移”的椭圆轨道,再返回地球轨道,所有说,这个“刹车”是非常关键。

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在完成刹车之后,嫦娥六号成功被月球引力捕获,之后就回环月轨道,但是这次嫦娥六号和之前的嫦娥五号还有很大区别的。

嫦娥五号采用的顺行轨道,而嫦娥六号采用的逆行轨道,在太阳系中所有行星都是沿着太阳的自转方向进行“顺行轨道”在运动。

而这次嫦娥六号采用的“逆行轨道”,看似“不安全”,因为别的行星和探测器都是“顺”着的,嫦娥六号反其道而行之,主打的就是一个“叛逆”。

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所以说,嫦娥六号的逆行轨道,它的飞行方向和月球自转的方向是完全相反的,而之所以采用逆行轨道的原因,竟然是“安全”。

经过专家介绍,其实嫦娥六号采用这样的方式,是因为逆行轨道会提升探测器和月球之间的“相对速度”,这样话嫦娥六号就可以更加稳定在月球轨道上飞行。

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嫦娥六号在完成“绕月飞行”20天,在此期间需要不断调整环月轨道的高度和倾斜角,并且选择合适的着陆地点。

确定着陆时候,“轨道器和返回器组合体”就会和“上升器和着陆器组合体”进行分离操作,着陆月球之后,将会进行48小时的月球采样工作,采集完成之后,着陆器和上升器组合体和轨道器组合体汇合。

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之后,就会把“月壤”通过返回器,送回地球,而嫦娥六号其他部分将会继续在月球轨道上进行工作,整个过程需要53天才能完成。

因此,我们发现一个问题,地月转移的时间的不可避免的,月球采集和返回月球轨道也是无法避免的时间损坏,但是整个53天的任务里,其中嫦娥六号有20天的时间都在“绕月飞行”。

但是,为啥美国的探月采集月壤任务,1天就能着陆月面?

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参考资料:光明网《月背智能采样!嫦娥六号53天太空“出差”环环相扣、步步关键》2024.5.8
技不如人?为啥美国绕月飞行1天就能着陆月球,嫦娥六号需要20天

光明网《月背智能采样!嫦娥六号53天太空“出差”环环相扣、步步关键》2024.5.8

美国探月任务

美国最经典的一次探月任务,还是在冷战的“太空竞赛”期间实现的,当时第二次世界大战刚刚结束,美国和苏联这两股世界最强大力量,形成对立。

于是美国和苏联,就开始著名的“太空竞赛”,双方在军事和航天领域大施拳脚,大大加速了人类探索太空的时间。

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而其中最关键两个阶段就是苏联先比美国搞出来了“第一颗人造卫星”,因此苏联成为第一个将航天器送入太空国家,在国际影响巨大,俨然要成为地球的“话事人”。

美国当然也早早就开始搞卫星了,但是由于进度比苏联稍微慢一点,在苏联搞出来卫星成功发射后,美国就在1958年1月31日,整出了美国第一颗卫星“探险者一号”。

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但是,此时已经被苏联夺得先机,丧失了太空竞赛主动权,在美国发射卫星后的三年,苏联就搞出了一个震惊世界的壮举。

1961年,苏联将27岁的航天员“尤里加加林”送入太空,成功在太空中待了2个小时,成功返回地球。

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这时的苏联已经二度领先美国,美国已经急的不能行了,决定也搞个大的出来,那就是启动了著名的“阿波罗计划”。

那个世界,苏联的探月计划频频受挫,而美国阿波罗8、9、10号均获得了成功,并且还研发出了“土星五号”系列的运载火箭,高达3400吨的推力,可以实现美国阿波罗计划。

于是,1969年7月16日,阿波罗11号在肯尼迪航空中心准备发射,现场集结了超过一百万人观看阿波罗11号发射现场。

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9时32分,土星五号火箭成功被点燃,在发射十二分钟之后,土星五号运载火箭,就将阿波罗11号飞船送入了太空中,并且成功进入地球轨道。

之后飞船在环绕了地球一圈半之后,大概是150分钟,飞船上的第三级火箭点火成功,将飞船加速到10.5千米每秒,开始前往月球转移轨道。

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在阿波罗11号进入了地月转移轨道后,指令舱就和土星五号火箭进行分离,并且和第三级火箭内登月舱进行连接。

开始前往远在38万4千公里外的月球,经过了接近4天的飞行之后,这点和嫦娥六号差不读都是使用4天左右时间,依靠地月引力作用前往的月球。

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阿波罗11号在7月19日经过了月球背面,并且点燃了火箭,减速至2.38公里每秒以下,这样阿波罗11号就成功进入了月球轨道。

之后阿波罗11号便和嫦娥六号,开始进行“绕月飞行”,不过和嫦娥六号不同的是,仅不到一天的绕月飞行中,阿波罗11号的航天员就认出了计划中登陆的地点。

于是成功在7月20日,在月球的宁静海南部,Sabine D环形山西南20公里的地方,完成了着陆,这个着陆地点是由月球轨道器和游骑兵8号,提供的信息,相比于其他地点要十分平坦的多。

所以阿波罗11号成功着陆,其中指令长阿姆斯特丹成功在月球着陆,并且出了那句经典的名言:“这是我的个人的一小步,却是人类的一大步”。

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人类,首次在地球以外星球踏足,对人类文明来说,这是具有重大意义的,也正式因为阿波罗11号的登月成功,让美国在太空竞赛中获得了领先,并且赢了“太空竞赛”。

不仅如此,这次登月任务还进行了“全球直播”,全球有超过6亿人,在电视机面前,观看了阿波罗11号登月的过程,创下历史记录。

在实现完月球登陆之后,三位航天员还挖了21.55千克的月球土壤,并且成功返回地球,全程耗费仅8天。

实在是无法想象,55年前美国的首次登月,就可以在绕月飞行一天内着陆,并且还成功进行了月球漫步,带回月壤。

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为啥中美的探月任务差距这么大?

参考资料:抖音百科 《阿波罗11号(人类第一次登月任务)》
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抖音百科 《阿波罗11号(人类第一次登月任务)》

为何差距那么大?

这确实让人难以理解,因为我们都知道,航天技术的一个门多领域的学科,涵盖了动力学、热物理学、推进原理、燃烧学、应用材料、制造工艺、飞行控制、医学、电子学、数学等多个学科。

因此,航天技术给人一种“复杂而严谨”的过程,而阿波罗11号的任务,看起来一切都是那么“简单”,登月似乎也不太难。

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而嫦娥六号在“绕月飞行”调整姿态和着陆地点上,就需要进行20天左右的绕月飞行,因此让人感觉差距很大。

但是其实,这两次任务并不能够相提并论,因为嫦娥六号是无人探月,同时这也是人类目前最复杂最终的探测器,重量达到了8.2吨。

并且嫦娥六号的任务不是只有“采集月壤”,这次还携带了多个国际的科学载荷前往的月球,因此副线任务也很多。

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而且和阿波罗11号不同的是,阿波罗11号上是有三名宇航员,因此阿波罗11号被宇航员进行操作的,因此任务的容错率相比于嫦娥六号要高很多。

嫦娥六号的控制中心在38万公里外的地球,也需要考虑信号传输的问题,因此很多操作的上都会变得更加严谨。

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而且嫦娥六号登月的地点环境十分恶劣,是存在着大量暗色区域的“月海”,到处都是来自月球之外的陨石撞击坑和宇宙辐射和尘埃,所以任务难度也会更难一些。

着陆地点还“月海”中最严峻的区域,月球南极——艾特肯盆地,这是目前太阳系第二大的陨石坑,直径为2500公里,深度达到13公里,落差也有16公里。

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并且月球背面环形山和撞击坑的比例,达到了百分之97.5%,远高于正面的百分之69%,因此环境复杂程度要高得多。

而且在绕月飞行期间,还要完成其他国际和组织的科学载荷任务,例如法国氡气探测仪、欧空局月表负离子分析仪、意大利激光角反射器,所有整体时间都被拉长。

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参考资料:

新京报 《全球首次月背采样任务,嫦娥六号或为地球生命起源找到线索》2024.5.3

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新京报 《全球首次月背采样任务,嫦娥六号或为地球生命起源找到线索》2024.5.3

结语

因此,中国绕月飞行20天才能着陆原因,是因为嫦娥六号这次任务难度的确很高,着陆环境复杂,还携带了国际多个组织的科学载荷也需要分配任务时间。

所以,在整个环月到落月过程之中,嫦娥六号绕月飞行的时间才会大大拉长,这也更进一步说明任务的重要性和难度之高。

技不如人?为啥美国绕月飞行1天就能着陆月球,嫦娥六号需要20天

参考资料:

《全球首次月背采样任务,嫦娥六号或为地球生命起源找到线索》2024.5.3

光明网《月背智能采样!嫦娥六号53天太空“出差”环环相扣、步步关键》2024.5.8

抖音百科 《阿波罗11号(人类第一次登月任务)》

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