中国月球空间站,嫦娥5号只带回来1731克月球样品?
美国的“阿波罗计划”曾经6次成功将宇航员送上了月球(共12名),并取回了近400公斤的月球土壤和岩石样品。不可否认,阿波罗计划对于人类科技的发展有着划时代的意义。
下面我们来看一下美国的阿波罗号是如何载人返回的:
美国的“阿波罗计划”始于1961年5月,结束于1972年12月,历时约11年,耗资200多亿美元。
其中,1969年7月20日,阿波罗11号的载人登月舱在月球的表面首次成功着陆,宇航员阿姆斯特朗在月球上踏出了“人类的一大步”。此后,两名宇航员安全地返回了地球并带回了21.55千克的月球标本。
对此,很多人提出了疑问,月球上没有发射场,那宇航员们是如何返航的呢?
其实,他们的登月舱当时是自带的“发射架”。阿波罗11号由3个部分组成,分别是服务舱、指令舱和登月舱。
服务仓和指令舱分别是阿波罗11号的动力来源和控制中心(总重约31吨),而登月舱主要由上升段和下降段两部分组成(总重约16吨)。登月时,指令舱中有1名宇航员,登月舱中有2名宇航员,当阿波罗11号飞船抵达绕月轨道指定位置时,登月舱与飞船主体分离登月。
当登月任务完成后,2名宇航员会进入登月舱上升段,并以下降段为“发射架”,然后利用返航发动机提供的动力重回环月轨道,与阿波罗11号飞船主体再次重新对接,继而返回地球。
注:月球质量比地球小,引力只有地球的六分之一,再加上月球没有大气层,所以登月舱返回时需要的动力要比地球上小很多。为了减轻重量,宇航员将背包、月面套鞋、相机和一些其他无关紧要的设备抛弃在了月面上。
所以,比起从月球返回,把这么重的阿波罗11号送出地球的难度应该更大,它需要一个具备强大推力的运载火箭。
阿波罗计划使用的是三级“土星5号”火箭,这个火箭高110.6米,直径10米,迄今为止世界上体积最大的火箭;它的推力高达3408吨,仅次于苏联能源号运载火箭。
想要发展航天事业,离不开“火箭”技术的发展。二战结束以后,德国战败,美国从德国偷偷运回了2000多名科学家雪藏了起来,其中就有近200名火箭专家,而这些火箭专家里,最厉害的就是一位叫冯.布劳恩的博士。
当时火箭技术发展最先进的国家就是德国,早在二战结束之前,德国就已经成功从本土向伦敦发射了大量V2火箭导弹,这是世界上最早投入实战使用的弹道导弹,而这些火箭导弹都是在冯.布劳恩的带领下完成的。
后来,冯.布劳恩主持设计了阿波罗4号的运载火箭“土星5号”。也正是因为有了“土星号”这样巨大的运载火箭,美国对月球进行载人探险的幻想才有可能变为现实。
相比之下,我国的火箭研发基本上都是靠的自力更生,1956年10月,我国第一个火箭导弹研制机构(国防部第五研究院)成立,这个机构的院长正是大名鼎鼎的钱学森。5年归国路,10年两弹成,钱学森不仅是我国“两弹一星”元勋,更是我国的“航天之父”。在新中国成立之初,配套工业基础薄弱,人才匮乏的情况下,钱学森带领着一帮大学生,从0起步,自力更生,开始研发火箭和导弹。
经过这么多年的艰难探索,在中国航天人的不懈努力下,从“长征1号”火箭到“长征2号”火箭,再到“长征3号”,再到此次“长征五号遥五运载火箭”成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器,这其中蕴含了一代又一代,无数航天人的汗水。
虽然我国的嫦娥5号此次只带回了不到2公斤的月球土壤,但是可以说这是我国航天事业取得的重大科技进步,非常值得自豪,因为这是在没有宇航员登月的情况下完成的一项壮举!
在此,让我们向所有航天人致敬![玫瑰]
为他们点赞![赞]
进入太空和登月区别?
太空船就是在地球以外的空间和星际航行的宇宙飞船。也就是载人航天器。载人航天器是一种运送航天员和货物到达太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运行时间一般是几天到半个月,一般乘2到3名航天员。截止目前只有美国、俄罗斯和中国具备建造和回收宇宙飞船的技术。
虽然有时把宇宙空间站也称为太空船,但空间站的结构要比太空船复杂,功能也比太空船多,运行时间可长达数年。
例如,我国发射的神舟飞船属于太空船,而天宫一号就是实验空间站,就不是太空船。
登月舱则是专门用于在月球实现软着陆的载人航天器。在它未在月球着陆前,也算是一种太空船,但它的用途单一,就是为了把航天员送到月球上,不作他用。
中国月球空间站建造时间?
2022年前后,完成空间站建设,届时,其将成为继国际空间站(超期服役)、和平号空间站(已退役)之后的全世界第三个在轨组装的空间站。预计到2024年,随着国际空间站的退役,中国将成为唯一在太空拥有空间站的国家。
王中阳表示,“十三五”期间,航天五院还将研制发射“高分六号”、“高分七号”等5颗卫星,全面完成高分辨率对地观测系统建设。此外,“十三五”期间还将基本完成国家民用空间基础设施体系的建设,实现40颗左右遥感卫星、25颗左右通信广播卫星在轨稳定运行,提供空间信息服务,支撑社会经济发展。
此外,2022年前后,航天五院还将完成并发射“巡天号”光学舱,其功能类似于美国的“哈勃”太空望远镜。
我国航天工业是怎样一种存在?
为什么月球只有一面朝向地球?
大家在生活里面可能遇到过一个现象,那就是钟如果走着走着没电了,或者老式的发条钟走着走着停了,那么最后一般来说秒针会停留在六点钟左右的位置,这是为什么呢?其实其中的原理非常简单,因为重力的作用下,秒针最终会停留在最低的地方。
而月球也是一样的——月球不是一个完美的球体,而是有的地方鼓出来一些,有的地方凹陷进去,所以说月球实际上是一头重、一头轻的。月球在长久围绕地球运动的过程中,逐渐地把最重的那头转朝向了地球,就好像秒针最终会指向地球一样。
而这就是所谓的潮汐锁定。下面这张图可以看到,月球已经被夸张成了一个不规则的椭球形,在地球引力的作用下,最终月球在围绕地球旋转的时候只有固定的一面朝向地球,所以人类现在看到的月球的样子是一直不变的。
潮汐锁定后的月球对人类登月有什么影响呢?最大的问题是,地球上发出的无线电无法传到月球背面去,所以那些登陆在月球背面的月球车会接收不到地球的信号,科研成果也没有办法通过无线电传到地球上来。
这个时候就必须有一个中继卫星作为地球和月球背面之间信号传输的一个中转站,否则登陆月球背面的任务就是一团泡影。下面这张图就是中继卫星的原理图,可以看到,信号先传到中继卫星,然后中继卫星远在月球外侧,不会被月球挡住,所以就可以顺利地连通地球和月球背面地月球车的通讯了。
这颗中继卫星的作用很重要,因为地球要实时控制着这个月球车对月球展开探索,所以一定要能够非常稳定的工作,特别是月球车在月球背面登陆的时候,地球要能够以最快的速度掌握月球车的实时动态,并且进行调整,所以这颗中继卫星是登陆月球背面的必不可少的、也是极为重要的一步。
中国的中继卫星是个什么水平呢?中国的卫星中继技术已经相当成熟了。
比如说在前几年,神舟十号的航天院王亚平在太空给地面的学生讲课,这节课一共进行了51分钟,而在这51分钟里,神舟十号一直在围绕地球旋转,在这个过程中,神舟十号就会转到地球的另一端,从而使身处中国的指挥中心没有办法直接联系到神舟十号。
这个时候,为了实现连续不停的视频通信,就用到了卫星中继技术,而下面这幅图就是当时上课的录像,右上角的“天链”就是中国的中继卫星系统,其中的天链一号是于2008年发射的首颗中国数据中继卫星。可以知道,整个上课的过程图像清晰、信号稳定,说明中国的中继通讯技术已经相当成熟。
中继卫星技术可以用于民用的信号转播——比如说卫星信号转播,甚至于可以用于军用的信号传输。要知道,在有中国自己的中继卫星之前,有些时候为了获取卫星到了地球另一面时候的数据,就必须要求爷爷告奶奶地在国外建造通讯站,还要派远洋测量船,非常麻烦、耗时耗力不说,到了战争时期,这些通讯手段根本就不可靠,所以发展通讯中继技术不仅仅可以用于科学研究,对于军事和民众生活也同样是非常重要的。
“鹊桥”卫星的发射,进一步说明了我国相关技术的成熟,而且具有发射深空中继卫星的能力,为我国进一步的太空探索提供了极大的支持(今后如果要登陆火星,恐怕就要更加先进的中继技术了)。
人类为什么会这么希望去登陆月球的背面呢?我觉得主要有两个原因。
第一个原因是月球背面已经长久地脱离地球的影响。
月球具体是在什么时候被潮汐锁定的?这个不太清楚,但是可以知道的是,一定已经过去了很久了。而且我们知道,地球上的物质不是被牢牢地锁定在地球上地,而是缓慢向外散发着,其中有一部分物质就落到了月球上。所以说,月球的背面就好像是一个盒子一样,在很久很久之前就已经合上了盖子,现在人类只要过去打开这个盒子,就可以看到地球十几亿年前的一些样子。
第二个原因是月球背面现在受到地球的影响很小。
刚刚也说了,地球上发出的无线电信号不会影响到月球的背面,这对于宇宙的探索来说,实在是太宝贵了。因为地球上现在已经充斥着各种电磁波信号,甚至于连地球外的轨道上都充满了这些信号,身处于这样地环境之中观察宇宙,就好像是一片噪声中听远方模糊不清的叫喊声一样,那些从宇宙深处传来的电磁波信号会淹没在这一片嘈杂之中——比如说中国的“天眼”就有一个规定,五公里之内严禁使用电子产品,这就是害怕手机的那一点点信号影响到我们观察宇宙的结果,但是这样的努力实际上也是杯水车薪。
防止无线电波干扰,这成为了景区保障的重中之重。据了解,该望远镜5公里核心区为“静默区”,屏蔽所有移动信号,游客进入大射电观景台前需在游客服务中心寄存手机、数码相机等一切电子产品,并经过两次安检。而月球的背面就给我们提供了这样一个非常良好的科研场所——我们只要在那里支上天线,就可以更好地观测宇宙了,一定会有一些意想不到地发现。
当然,出了上述两个原因之外,还有一个非常现实的原因,那就是到目前为止,还没有哪个国家在月球背面登陆过——大家都没有研究过这片土地,所以中国是第一个。
下面的重头戏:嫦娥四号。所谓的是兵马未动、粮草先行,而这颗名为“鹊桥”的中继卫星就是先动身的“粮草”,而下面还有我们中国的主力部队:嫦娥四号——这颗卫星将于不久之后择机发射,作为人类历史上第一个在月球背面软着陆的探测器,并且展开相应的科研活动,并且因为月球背面的独特性,其科研成果将有极为重大的科研价值(下面就是预期中的嫦娥四号需要执行的任务)。
所以,中国的探月之路、太空探索之路还在稳步前进,我们期待更多的惊喜。为什么中国多次上太空却不直接登月?
我看到有人说,咱们中国那是不想登月,要登早登了,这明显就是在自欺欺人。咱们不是不想登月,而是技术上还不成熟。
早在2004年,咱们国家就正式开展了针对月球的探测工程,也就是咱们所熟知的“嫦娥工程”。这个“嫦娥工程”一共有三个阶段,分别是“无人月球探测”、“载人登月”和“建立月球基地”。很明显,“登月”一直都是咱们航天计划中的重要要组成部分,甚至于是核心计划。
因为登月的成功与否,直接关系到未来的太空殖民时代咱们能否占得先机。就当下而言,探索太空其实就相当于十六世纪的大航海。到处都是“无主之地”,先到先得。咱们发展航天技术,肯定不只是近地轨道上玩玩儿那么简单,那是肩负着未来抢占太空资源的重要使命的。
而想要完成这样的使命,那就至少需要具备登陆其他星球的能力。这就好比大航海时代,那些探险者们远离家乡,肯定不是为了在大洋上漂泊,而是想要找到新的陆地或者岛屿,这样才能有所收获。
就当下而言,月球无疑是最好的试验场,毕竟它离地球最近。如果连月球都登不上去,何谈殖民太空?
所以,大家一定要弄明白,咱们中国一直都是想要登月的,只是目前技术还不成熟,或者说还没到登月的时候。
咱们目前虽然已经多次登上太空,但是在针对月球的探测计划上,其实还仅仅是处在第一个阶段,即“无人月球探测”。因为迄今为止,咱们国家发射的所有的嫦娥系列探测器,那都是无人探测器。
按照咱们的探月工程计划,这种无人探测其实就是在为后来的“载人登月”和“建立月球基地”做准备。航天计划一直都是这样一个步骤,先进行无人试验,然后才是载人操作,最后再谈建立基地的事儿。咱们的神舟系列不就是这样吗?
当然了,随着最近嫦娥五号的成功发射,咱们的“无人月球探测”阶段基本算是走完了。因为“无人月球探测”一共被分为三步,分别是绕月飞行、着陆月球以及采样返回。也就是咱们常说的“绕、落、回”三步走。目前嫦娥五号承担的就是采样返回的任务,属于登月计划第一阶段的收官之作。现在只需要等到嫦娥五号登陆月球,然后采样返回,那么咱们就可以开始着手准备下一阶段的“载人登月”工程了。
不过,这里还是需要给大家泼盆冷水。就算是嫦娥五号成功返回,也不代表咱们就具备“载人登月”的能力。因为“无人”与“载人”这两种技术,虽然只有一字之差,但是实际困难程度却相差甚远。
比如宇航员的生存问题,从地球出发到登陆月球,然后再返回地球,这需要一个很漫长的时间。以嫦娥五号为例,11月24日发射,12月1日才着陆月球,完成采样任务之后,还得等待合适的月地入射窗口,不知道啥时候才能回来呢。
在这么漫长的一个时间里,宇航员的生存安全问题如何解决?尤其是是登月之后,如何应对恶劣的月表环境。要知道月球表面的昼夜温差高达330摄氏度,而上升器发动机点火瞬间温度最高也能达到上千摄氏度,这对于嫦娥五号现有的机器设备都是极大的考验,更不要说血肉之躯的人类了。
当然了,给宇航员建立生命维持系统并不算太困难,毕竟咱们有过载人航天的经验。困难的是建立生命维持系统后,多出来的质量该如何解决?嫦娥五号探测器因为是无人探测器,不需要什么登月舱之类的东西,总重也就8吨左右。
承担嫦娥五号运载发射任务的运载火箭是胖五,其乃是咱们中国目前运载能力最大的火箭。胖五的近地轨道运载能力是25吨,地球同步转移轨道运载能力是14吨,勉强能够胜任嫦娥五号的运载任务。但是如果变成载人登月飞船,胖五估计就够呛了。
咱们可以参照一下美国的“阿波罗”登月,美国阿波罗飞船及登月舱总重高达46吨,是嫦娥五号重量的五倍多,胖五根本推不动。当时负责“阿波罗”登月运输的火箭是美国的土星五号,拥有能将120吨的载荷送上太空的能力。
正是因为有着土星五号这样的庞然大物,美国当年才能成功登月。而咱们目前还没有这样实力的超重型运载火箭。虽然我们现在已经在着手研发,即长征九号。但是这个过程注定不会太容易。上世纪70年代,苏联也搞过超重型运载火箭的研发,结果发射四次全部失败,导致项目下马。最终苏联的登月计划,一直停留在和咱们中国一样只能无人取样返回的阶段,直到解体也没有登月。
所以,就目前的发展来看,嫦娥五号成功返回之后,我们接下来的登月飞船依旧还会是无人探测器。只不过,其在重量会更大,采样质量和范围也会更广。我们可以将其认为是模拟登月的验证。
总之,载人登月,任重而道远。
中国会在月球建立空间站吗?
会。
但短期内我们将不会看到月球空间站。
首先,围绕地球运行的“天宫”空间站还在建设中。“天宫一号”和“天宫二号”都是试验型的空间站,我们的目标是在2020年前后建成规模较大、长期有人照料的国家级空间实验室。也就是说近几年我们将陆续发射“天宫三号”核心舱段、资源舱、对接机构和其它配套舱段,保证宇航员和科学家能够上得了天并且在太空中呆上几个月的时间。
(天宫三号空间站)
为了发射“天宫三号”,运载火箭需要具备近地轨道25吨以上运载能力,目前只有“长征5号”火箭具备这个能力将新的空间站核心舱推上太空。而“长征5号”经历了一次发射失败后,还需要一段时间的分析研判和调整才能重新执行发射任务。目前已知的新发射任务将在今年7月份进行,并且7月份的发射任务肯定不会是“天宫三号”。
如果顺利的话,“天宫三号”将最快在今年十月一日前可以发射,最快到2021年,我们的第一个正式空间站就可以成形并投入使用。
其次,月球轨道不比近地轨道,它需要更大的火箭。我们目前最大的运载火箭是“长征5号”,它是一枚芯级直径为5米的中型运载火箭,它的起飞质量为878吨,近地轨道运载能力为25吨,地球同步转移轨道运载能力为14吨。
(长征5号运载火箭)
这是一款专门为近地轨道空间站和返回式月球无人探测器而打造的火箭,用它来运载像嫦娥5、6号这样的无人返回式月球探测器问题不大,但要用它来完成载人登月任务,或者送一个空间站核心舱去绕月轨道,那是不可能完成的任务。
这需要“长征9号”甚至更大的运载火箭来执行。
(长征九号与国外重型火箭对比)
第三,我们的航天工程向来是有目的、有计划、有步骤的。我们擅长集中力量办大事,也早就过了那种“大干快上”的讲面子阶段。这一点从探月工程“三步走”和近地轨道空间站的建设情况就可以看出。
我们1994年就开始为探月工程设定了绕、落、回的三阶段目标。从2004年开始实验“嫦娥计划”以来,2007年我们成功发射了“嫦娥一号”,在圆满完成各项探测使命后,于2009年受控撞击月球,取得月球尘土和深层月壤的成份数据;2010年10月1日发射的“嫦娥二号”探测器在此基础上对月球进行了更多详细的勘测,完成任务后还去到了地月拉格朗日L2点,为后续的“鹊桥号”中继卫星探路;2013年12月2日,“嫦娥三号”发射,并于12月14日成功在月球雨海成功着陆,然后释放了月球车“玉兔号”;2018年5月21号,中继星“鹊桥号”发射,并定位在地月拉格朗日L2点;12月8日,“嫦娥三号”的备份星“嫦娥四号”发射,并于2019年1月3号成功在月球背面南极附近的艾特肯盆地冯·卡门撞击坑预选着陆区成功着陆。
(嫦娥四号成功着陆)
从探月工程的实施进展情况我们可以看出,“嫦娥工程”的每一步我们都走得很稳很踏实,我们已经超脱了那种单纯跟别人比个高低的阶段,这就是个实实在在的科学研究计划,没有半点的马虎,也不会有一丝一毫的投机取巧。
第四,月球空间站计划也将经过周密的论证。月球空间站到底要拿来干什么用?要达到什么科学目的?
月球空间站的必要性到底在哪里?是不是可以以月面基地代替?或者在月球空间站上的科研工作在近地轨道空间站上也可以完成?
(绕月飞行看“地出”)
是否一定要进行载人登月?无人探测设备是否可以完全替代宇航员?
相关运载火箭的条件是否完备?我们还需要多大的重型火箭才能完成这项任务?
这些可能都是科学家和决策者们需要考虑的问题。
相信这些问题有了答案之后,未来的二三十年内,我们可以看到第一个我们的绕月空间站发射升空。
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