好消息,嫦娥六号探测器在6月2日成功软着陆到月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区,在抵达月球表面后,嫦娥六号探测器就开始了人类历史上首次在月球背面采集样本的任务。在完成这些样本的采集后,6月4日上午,嫦娥六号探测器上升器成功从月球表面起飞进入环月飞行的轨道。
在进入环月轨道后,嫦娥六号探测器上升器不能马上返回地球,而是需要先和返回器、轨道器组合体进行交会对接,然后把月球样本转移到返回器内。在完成样本的转移后,上升器就会和返回器、轨道器组合体进行分离,这些样本最后由返回器、轨道器组合体带回地球。
当返回器、轨道器组合体回到距离地球表面大约5000公里的宇宙深处时,返回器和轨道器分离,轨道器留在外太空,而返回器则重返大气层,带着珍贵的月球样本在内蒙古四子王旗着陆场降落。
返航时间确定
嫦娥六号任务比较复杂,着陆点位于月球的背面,月球背面永远背向地球,所以整个登月、月球表面采集样本、月球表面起飞等过程,都需要借助鹊桥二号中继星来提供通讯中继支持。再加上嫦娥六号探测器被赋予了更多的任务,其中一个就是搭载了来自多个国家的科学载荷,这些科学载荷也需要运行。
根据官方公布的时间计划,嫦娥六号任务周期大约需要53天时间,从发射升空到返回地球,我们其实可以知道嫦娥六号探测器预计在6月25日就会回到地球了。
从时间来看,嫦娥六号探测器在5月3日成功发射升空,至今已经飞行了一个多月时间了,在6月2日才成功软着陆月球,在6月4日才带着样本从月球表面起飞,预计还有差不多20天时间才会返回地球。
因为嫦娥六号探测器上升器从月球表面起飞后并不能直接返回地球,因为上升器没有足够的燃料让它加速飞离月球奔向地球。而且探测器从月球轨道返回地球时,再入大气层会经受接近3000℃高温的灼烧,上升器没有经过特殊的设计、制造,没法承受这么高温的灼烧。
所以,上升器从月球表面起飞后就会进入环月轨道环绕月球飞行,在这个过程中上升器需要在合适的时机和返回器、轨道器组合体进行交会对接,然后把样本移交到返回器内。嫦娥六号探测器返回器的设计、制造都考虑到了再入大气层时的问题,能够承受几千度高温的灼烧,这和神舟载人飞船的返回舱其实是类似的设计。即使经受几千度高温的灼烧,返回器、返回舱都不会被烧毁。
为何经受近3000℃高温灼烧
对于航天器来说,在登陆月球之类的星球时,是不会出现剧烈燃烧的情况的,嫦娥六号探测器以及之前的探测器、载人登月飞船在登陆月球的过程中都没有经受高温的灼烧。但是当这些航天器、飞船在重返地球,或者登陆火星时,都会经受高温的灼烧,就像被熊熊大火包围着。这是怎么回事?
在某些星球着陆会被熊熊大火包围着,在某些星球却不会,其中一个原因就在于这个星球是否有大气层。月球这样的星球没有大气层,在登陆没有大气层的星球时,是不会出现剧烈燃烧的现象的。
火星、地球这样的星球有大气层,虽然火星空气密度比较低,但是稀薄的空气依旧发挥着作用,当探测器、飞船登陆到火星、地球这样有大气层的星球时,再入大气层的过程中就会剧烈燃烧起来,被熊熊大火包围着。
这是因为探测器、飞船飞行的速度相当快,以我们的神舟载人飞船为例,它在近地轨道飞行,飞行速度接近7.9公里每秒,这样的速度其实是非常快的,当神舟载人飞船以这么快的速度再入大气层时,气动加热效应就会很强烈,轨道舱、推进舱直接在大气层中燃烧殆尽、化为灰烬,而返回舱经过特殊的设计,外部涂有烧蚀材料、隔热材料,能够承受这么高温的灼烧。所以神舟载人飞船返回舱能够安全着陆到着陆场。
同样的,嫦娥六号探测器飞行速度也更快,而且比在近地轨道飞行的探测器、飞船快得多,几乎达到11.2公里每秒。速度越快意味着气动加热效应更强烈,当嫦娥六号探测器返回器以接近11.2公里每秒的速度再入大气层时,气动加热效应也相当强烈,导致返回器外部温度急剧上升到2000-3000℃,从外面看过去,返回器就像是一个燃烧的熊熊火球。
不过,由于嫦娥六号探测器返回器重返地球的速度这么快,如果直接再入大气层,可能会出问题,所以会采用打水漂的方式来降低飞行速度。也就是说,返回器会在大约120公里的高空重返大气层,随后会被大气层弹回去,当返回器达到最高点时又会再次降低高度再入大气层。
经过2次再入大气层,就能把飞行速度降低到大约7.9公里每秒。接下来的着陆过程,其实就和载人飞船返回地球的过程是相同的了,最后在着陆场着陆。
为什么阿波罗11号只要8天
看到嫦娥六号任务周期长达53天时间,而当年美国阿波罗载人登月期间,阿波罗11号飞船从发射升空到返回地球,整个过程只需要8天时间,可能很多网友都感到困惑。
嫦娥六号探测器需要飞行大约53天时间,其实是多方面因素导致的,其中一个因素就是这次探月任务中搭载了来自法国、巴基斯坦等多个国家的科学载荷,这些科学载荷的运行本身就需要花费不少时间。
另一个因素就是嫦娥探测器的着陆点位于月球的背面,在登陆月球、月面采样、月球表面起飞、月球轨道交会对接等过程都需要有鹊桥二号中继星参与,需要考虑到的因素非常多,任务更加复杂,不仅仅需要在月球表面采集样本,还需要展开一系列的科学研究,所以耗时就比较长一些。
而阿波罗11号飞船的飞行过程很短,其中一个很主要的原因就是这艘飞船搭载了3名宇航员,这些宇航员每时每刻的需要消耗氧气,飞行过程中也需要消耗大量的食物、水等物资,而飞船的空间有限,搭载的物资本身就不多,飞行时间越短肯定是越好的。
而且,当年阿波罗载人登月的主要目的并不是让宇航员在月球上面生活、工作很长时间,只要踏上月球表面就算成功。所以当时的载人登月任务的要求都很简单,宇航员只是短暂在月球表面停留就离开月球返回地球了。综合这些方面的因素,阿波罗载人登月飞船整个飞行时间就不会很长。