嫦娥六號返回地球,速度接近第二宇宙速度!爲什麽比飛船還快?

解析冷知識 2024-07-03 07:44:40

2024年6月25日,到太空出差53天的嫦娥六號終于安全回到地球,降落在內蒙古四子王旗的預選著陸區。

【嫦娥六號返回器著陸成功】

除了此次帶回的1935.3克月背土壤,還有一點也被大衆廣泛關注:嫦娥六號此次降落使用的方法是“打水漂”式,且速度幾乎達到了第二宇宙速度(約11.2千米/秒)。

這個速度比飛船還要快,嫦娥六號是怎麽做到的?而我們又是如何“接住”它並保證樣土安全的?今天就讓我們一起來看一看。

宇宙速度

大家都知道萬有引力,地球對地球上所有的東西都有引力,這其中自然就包括各種飛船火箭。

【因爲地心引力,火箭升空必須借助超強的助推】

想要逃離著這種引力到太空中去,那就必須讓飛行器達到一定的速度,這就是宇宙速度。

第一宇宙速度是7.9km/s,當飛行器達到這個速度時,就能離開大氣層,進入太空。

但因爲還是會受到地心引力的影響,只要它的速度不超過第二宇宙速度,就只能圍繞著地球轉,同步衛星和近地衛星就是例子。

【宇宙速度演示】

第二宇宙速度爲11.2km/s,飛行器想要逃離地球的吸引,不再圍著地球所需要的速度,也就是地球逃逸速度。

當速度不超過第三宇宙速度時,不管軌道如何,飛行器都不能離開太陽系。

第三宇宙速度爲16.7km/s,當飛行器達到這個速度時,就能逃離太陽系,奔向更廣闊的宇宙。

嫦娥六號的歸途

嫦娥六號從月球升空後,經過加速達到月球逃逸速度後,便經過多次點火調整方向進入繞地軌道。

【阿波羅計劃流程圖】

包括NASA在內的各個國家,一般到這一步後,會讓飛行器繞著地球飛一圈,把速度慢慢降下來,再讓返回器進入大氣層著陸。這樣最大的缺點就是耗時間、耗能量。

好處就是在返回器在著陸時不會産生那麽大的動能,撞擊地面的速度也不會太大,避免過載損壞返回器的結構。

並且返回器不會因爲速度過快,造成摩擦過大、熱量過大,如果是載人返回,也能保證宇航員的安全。

【返回器進入大氣時會被燒蝕】

但嫦娥六號不一樣,在重新受到地心引力後,它不再進行繞地飛行,而是直接按照原速度沖進大氣層。

這樣一來,嫦娥六號返回地球的速度就非常快,在進入大氣層前,速度就已經接近第二宇宙速度11.2km/s。

【嫦娥六號往返路線圖】

那嫦娥六號帶著全世界第一份月背珍寶,這麽快的速度就不怕著返回器受損,汙染攜帶的月壤樣本嗎?

這就要說到中國的“打水漂”功夫了。

“打水漂”式著陸技術

“打水漂”其實就是“半彈道跳躍式再入”,嫦娥六號返回器進入大氣層的角度是經過精密計算的,在進入大氣層後,受到摩擦的返回器會被再次彈出大氣層,然後重新落入大氣層。

經過兩入大氣層産生的摩擦,嫦娥六號返回器的速度也從11.2km/s降爲了7.9km/s左右。

【半彈道跳躍式再入】

隨後返回器便坦然接受地心引力下落,等下降到距離地表只有10公裏的位置時,返回器背負的降落傘便打開,然後返回器便飄飄然且安穩地著陸了。

這種“半彈道跳躍式再入”方式,和我們平時用石片打水漂非常相似,所以大家給它起了個通俗易懂的名字。

【異曲同工的打水漂】

“打水漂”的技術不僅降低了高速降落時的熱防護難度,也保證了返回任務的安全性。

雖然這項技術早在上世紀六十年代就被美蘇實踐過了,但這麽多年經過改進和研究,中國在這項技術已經名列前茅。

後記

這次帶回的月壤樣本極其珍貴,許多國家都希望能得到中國分享的月壤,帶回去好好研究。

畢竟不管在月壤有什麽樣的發現,都會引起世界的震動,誰不想抓住這次機會呢?

美國也不例外。

但是美國真是一個矛盾體,曾經在國際空間站修建時,他們搞出“沃爾夫條款”,公開放話不讓中國參與項目,也不准NASA和中國合作,向中國全面封鎖航天技術。

【國際空間站】

當時美國阿波羅登月帶回來382公斤的月球岩壤,百般刁難後才給了中國1克。

此前在嫦娥六號奔月時,他們的NASA局長又對記者說月背沒什麽研究價值,美國不屑于去月背,中國就是在做無用功。

【NASA局長尼爾森】

等到嫦娥六號返回地球前,他們又突然開始表示要和中國加深合作關系,嫦娥六號著陸時,他們也是第一時間發來賀電,意思很明確,就是想要點月壤。

真不知道美國是怎麽做到前後的做派如此割裂的。

參考資料:

【1】“嫦娥六號”今日到家,著陸場准備如何?·光明網

【2】嫦娥六號經曆回家路上驚心動魄時刻,後續將開展這些工作·環球網

【3】曆時20年,人類曆史上第一次!·新華社客戶端

【4】第二宇宙速度沖刺下,嫦娥六號如何安全返回地球?·中國航天基金會

【5】1935.3克!嫦娥六號帶回1935.3克月球土特産·人民日報【阿波羅計劃流程圖】

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