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生死30分钟!嫦娥六号“打水漂”式返程:中国科技强势进入登月竞赛

作者:俊俏的科普风筝

导语

2023年11月,经过28天的探测之后,嫦娥六号“玉兔”终于完成了月球上的所有工作,迎来了回到地球的时刻。

从月球上脱离重力带,大约经历了长达 50 多个小时的加速,嫦娥六号的返回轨道已经确定好了,这意味着嫦娥六号要回到地球了。

而这次的返程和发射的区别就在于发射要往上飞,而返程要往下掉,那么在返程过程中到底有什么让人头疼的地方呢?

没错,就是降落问题。

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黑障区:两次水平穿梭。

嫦娥六号的返程轨迹采用了半弹道式的跳接方式,这种方式让嫦娥六号在进入地球大气层的时候,仿佛搭上了一架“升空”的电梯,高速下行的速度得到了一个有力的减缓。

但是这个“减缓”并非全程的缓冲,只在进入地球大气层的前半程,当回到地球大气层的后半程的时候,嫦娥六号回到还是以很高的速度下落着。

在这个过程中,嫦娥六号会经历两次黑障区,这两次黑障区相距大约20分钟时间,嫦娥六号从月面收集完所有数据回到地球,到着陆结束工作,一共也30分钟。

看起来时间充裕,但却难以想象降落到地面上只需要30分钟。

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它在一瞬间,从月面上的低速飞行降落到了地球大气层中的高速飞行,而后再从大气层中的高速飞行降落到了地球表面。

在这个过程中,嫦娥六号最难熬的是,被大气层烧成红灯区的时候。

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当嫦娥六号进入大气层的时候,速度已经降得差不多了,只是仍然有很大的空速,所以嫦娥六号的外层都是为了降低速度和阻力的降落伞。

但是一旦进入大气层中,密度变得很大,摩擦力变大了,被摩擦的过程中也会让探测器产生很高的温度。

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而在嫦娥六号返回器的降落伞部署完成之前,探测器便会被大气层摩擦所产生的温度烧成红灯区。

这个红灯区,也叫黑障区,主要有两个作用,第一是屏蔽了嫦娥六号的信号,因为嫦娥六号的发射的信号会被烧灼掉,因此地面无法接收到嫦娥六号的信号。

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第二就是和地面指挥中心失去联系,此时嫦娥六号全权由自己掌握,决定如何降落,地面也不可能对嫦娥六号进行实时指挥。

虽然有了一部分自主降落能力,然而,这只是最基本的,很多其他的自主降落都是要靠地面的指挥,但是这次却动用不到,在这种情况下,嫦娥六号只能靠自己了。

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嫦娥六号的系统就像是生活在黑暗中的人突然看到了光亮,兴奋不已,但是它也要保持冷静,靠着自己的一点能力,把握住前进的方向。

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嫦娥六号的探测器和返回器没有分离,因此它肩负着探测器和返回器这两个身份。

在黑障区滑落之后,将担负起探测器的重担,对自己所处的环境进行探测,对自己的速度、姿态进行调整,从而获得一个最佳的降落姿势。

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这项工作对嫦娥六号来说非常考验它的自主降落能力,但是嫦娥六号是中国航天员,它会和中国航天员一样,用自己的能力,把任务完成的很好。

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24分钟后,嫦娥六号再次进入黑障区,这一次黑障区的时间相对较短,只有10分钟,但是却是最为危险的时候。

在过了这个黑障区之后,嫦娥六号将要降落,结项过程相对会轻松一些,因为它已经靠着自己的能力把自己调整到了最佳的降落状态,接近地面的时候,降落伞展开,慢慢降落在地面上,完成任务。

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嫦娥六号“打水漂”。

嫦娥六号的降落过程可以说是有条不紊,但是在之前航天员们却做过很多次实验,以期最好能在第一次任务中完美完成。

30分钟的降落时间,是可以让嫦娥六号在这个时间内进行降落的,但是这项工作是有一定难度的,因此航天员进行了实验。

2014年,大陆实施了嫦娥三号从月球返回地球的飞行器,为了让嫦娥三号在30分钟完成从降落伞打开到完全降落的降落方式,嫦娥三号提前一年进行了实验。

并且在嫦娥四号任务中,对嫦娥三号的实验进行了进一步的改进,然而嫦娥五号也进行了同样的实验。

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这些实验一次又一次的累积了经验,提炼了教训,最终出台了嫦娥六号的降落方式,这也是最为稳妥的一种降落方式。

30分钟的降落时间非常紧凑,然而这还是根据在之前积累的经验和教训,以及在之后实验出的最佳降落时间得出的。

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在这30分钟中,嫦娥六号还得经历两次黑障区,虽然嫦娥六号的系统会自动记录下它通过黑障区的状态,但是在接入地面指令的时候,依然要等到半个小时之后。

在这场间的30分钟内,嫦娥六号实际上已经降落到了地面,但是地面却还不知道嫦娥六号的状态,所以这30分钟也是最为焦灼的。

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嫦娥六号的返回器在经过两次黑障区之后,以湖北为目标地,开始降落的准备,为了能够在这么短的时间内完成这项工作,嫦娥六号采用的是打水漂的方式。

打水漂可以让物体在水面上或者水下跳一下,因此水面或水下对于物体的速度,有着很大的阻力,这样就能让物体的速度在瞬间减小很多。

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嫦娥六号采用的就是这样一种跳接的方式回到水面上,然而嫦娥六号回到地球后要降落到大陆上,这就需要在原本有阻力的空中再创造一个阻力,才能把嫦娥六号降落下来。

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打水漂的方式就是这种方式,嫦娥六号在飞行途中,最先经过好几层大气层,大气层中有大量的氧气分子,是非常容易碰撞的环境。

这种易碰撞的环境和空中的其他环境密不可分,不会增加嫦娥六号的空速,因此非常适合嫦娥六号进行降落,嫦娥六号的系统也是根据这个原理来进行降落的。

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嫦娥六号在空中经历了一个黑障区,仍然没有进入300公里范围内,这个时候,嫦娥六号的系统仍然没有启动,无法进行主动降落。

然而嫦娥六号旅行过的路径往往是不断下降的,再加上极速飞行,这一切都在为嫦娥六号的降落做好了准备。

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嫦娥六号的系统在空中经历的第二个黑障区后,正式启动,此时,嫦娥六号早已经准备好了,随着系统的启动,嫦娥六号迅速降落,在30分钟后,成功降落在内蒙古地区。

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太空探测的关键:回程。

航天探测器在宇宙空间中进行探测,起到眼睛的作用,看到一些人类空前未有的景观,带回来空前未有的知识,这是航天探测的重要性。

但是这仅仅是航天探测的一部分,它还有一个等同重要的任务,那就是带着人类的知识和期盼,回到地球上,向人类展示它在太空中所看到的所有。

然而回程这项工作,是最为艰难复杂的,因为它不仅要完成从月球返回地球的过程,而且在这一过程中,还要完成从月球上收集的数据的传递工作。

因此,对于航天探测器来说,回去的路同样重要,这也是为什么回程这项工作比发射这项工作更难的原因。

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而在对于回程这项工作更重视的情况下,我们在这方面也做出了很大的努力,而回程就是指探测器回到地球的过程,这项工作,就在探测器的返回舱上。

从升空到回落,都离不开返回舱,而它们都是由轨道器和返回舱两部分组成的。

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轨道器主要功能是提供能源和保障飞行,而返回舱主要是负责返航和着陆,因此它的任务就必定比前者更多,包括接收轨道器送来的丰富数据。

返回舱内有三个舱室:指令舱,返回舱和服务舱,指令舱主要是承担通信、控制,返回舱是承担返回载具的隔离和着陆系统,服务舱主要有嫦娥六号的电子设备。

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嫦娥六号任务比前几次更加复杂,这是因为它要将带回的物质传回到地面,这意味着它的系统要更加完善。

这对于大陆来说,迈出了一大步,这说明我们的技术又进步了一大步,在世界上也是名列前茅的,充分说明我们在这方面有更多的发展了。

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嫦娥六号的返程是经过了数个月的探测之后进行的,和之前的几项任务不同之处就在于它有大量的物质,这也让它的系统变得复杂了很多。

它在月球上进行探测可以说是轻松而愉快的,但是在返程结束的时候,就有很大的后遗症,它要迎来一个重大的考验,那就是返回舱和轨道器的分离和返回舱的回落。

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结语

嫦娥六号的任务不仅是繁重的,还是高风险的,但是我们能够如此坚定的完成任务,充分体现了我们良好的国力和技术。

能够在这么多的风险中完成任务,展现的不仅是国力和技术,更是我们的勇气和信心。

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