玉兔守护返回器嫦娥五号任务完美收官,返回器于今天凌晨2点在预定地点顺利着陆,被守候在那里的大堆人马很快找到,护送回北京了,期间还有一个颇具戏剧性小小插曲,一只小动物在返回器附近进入了镜头,蹦跳着从人们视线中经过,消失在夜空中。
由此引爆了俺瓜民们的好奇心,难道月宫真的有嫦娥,将一只玉兔赠与地球人类,让嫦娥五号返回器带了回来?它蹦跳着出现在返回器附近,就像返回器的保护神。当然这只是一个调侃,事实上这是一只幸运的啮齿类动物,就是一种老鼠,至于是什么老鼠,由于看到的只是红外黑白影响,专家也没有给出答案。
嫦娥五号惊心动魄的临门一跳。事实上,回到地球的返回器已经不是我们原来认识的嫦娥五号了,嫦娥五号的发射采用庞大身躯的长征五号遥五火箭,发射重量达到870吨,将由4段组成8.2吨的嫦娥五号送上地月轨道,现在回来的只有一个返回器,大约在几百公斤,而这个返回器的终极任务,就是把2公斤月壤月岩安全护送回来。
庞大起飞重量达870吨的遥五火箭,发射完就消失了,而嫦娥五号的轨道器、月球登陆器、上升器三大部分也都相继消失了,只剩下一个有点像秤砣的返回器回来,而且回来之路惊心动魄。因为这次返回采取的是“打水漂”方式,正规的学术用词是半弹道跳跃式再入返回。这对操作精准度的要求是非常高的,稍有差池,就会让870吨发射出去,数年准备的整个任务毁于一旦。
“打水漂”原理之通俗演绎。所谓“打水漂”,就是轨道器载着返回器回到地球,由于已经没有燃料,无法刹车,只能硬撞地球大气层,通过大气层的阻力来刹车。要知道返回的速度是11.2km/s的第二宇宙速度,当返回器在距地球约5000km距离时,抛出返回器的惯性速度依然是11.2km/s,返回器撞向大气层的角度稍有偏差,就会导致两种结果:
一种是一头钻入大气层,这么高的速度导致的高温高压会让返回器解体烧毁,残骸高速撞击地表碎为齑粉;另一种就是“打水漂”飘得太远了,飘向了太空,永远回不来了。玩过打水漂的同学很容易理解这个方法,捡起一块瓦片,以一定角度使劲抛向水面,这块瓦片就会在水上漂那么几下,然后下沉到水中。如果入水角度太大,瓦片就会直接沉入水中而漂不起来,如果角度太小,就会飘向远方。
我说的这些,在大城市的孩子可能很难体会,因为没有水面给他们去抛去体验;只有具有乡村生活经验的人们才会有这种体验。
这不是重点,重点是我们的工程技术人员把这次返回控制得很完美。这次“打水漂”返回,从计算到实际操作都精准到位,返回器被轨道器抛出后,完全按既定计划进入大气层,大气层就像水面一样,在高速撞击下反弹效应把返回器高高抛起,随后以自由落体的方式再入大气层,这时候返回器的速度已经由11.2km/s减速到7.5km/s,这种速度已经低于第一宇宙速度了,是载人返回器和无人返回器多次成功回收的速度了,地面人员完全有把握接嫦娥五号的核心载荷回家了。
当然,不管是否精准,返回器进入大气层由于高速与大气的摩擦力,都要经过千度高温烧蚀考验,一直到10公里高度,速度降到200m/s时,巨大的减速伞打开,返回器才会忽忽悠悠飘落到地表。
这惊心动魄的一跳,就像嫦娥五号返回器在回到家门口时,跳了一个优美的后空翻,以高难度的芭蕾舞姿回家了,稳稳着陆在内蒙古中部四子王旗着陆场。等待在那里的迎接队伍蜂拥而上,按照既定程序对返回器进行了初步检查,在没有发现有害气体后,将其做好防冻保护,护送回北京了。
那么,为什么着陆器着陆后还需要大队人马搜寻呢?事实上着陆器着陆是有严格的定位的,着陆器上也带有定位器发射器,一般来说不出意外,人们很快就能够找到。而嫦娥五号任务返回器着陆非常完美,人们很快就找到了它并且开展保护和接回工作,从它着陆到转移也就个把小时。
但派出大队人马和直升机、各种车辆等装备在预定地点等候,并不是因为着陆器不能发出着陆位置,而这是一个必须动作,也是规范动作。主要理由有二:
首先,航天工程是一个耗资巨大,科技力量投入巨大的工程,而所有的具有回收任务的航天发射活动,最终的精华部分就是返回舱(器)的回收,最后这一步稍有差池,巨大投入和数年乃至数十年心血就前功尽弃。因此保护回收好返回装置是一项慎之又慎至关重要的最后工作,派人员和装备到现场等候和保护岂不是基本要求?
其次,航天活动充满了风险和变数,即便最精准的着陆也可能由于各种原因发生意外,如天气异常、野兽伤害等等,导致返回装置受到损失或者失踪。历史上就曾经出现过返回舱着陆出了问题的很多先例,如首次实现太空行走的前苏联宇航员列昂诺夫和别利亚耶夫,在返回地面时由于导航系统损坏,改用手动操作虽然安全降落,但偏离了预定地点3200公里,冰天雪地的森林里,差点被狼吃掉,一直到第三天才被搜寻获救。
因此对一切航天返回装置,岂有不做好万全之策之理?这就是全世界任何航天活动回收都会派出大批人马,甚至派出航母舰队等国之重器迎接返回舱(器)的原因。现在嫦娥五号返回舱正在运抵北京途中,接下来的工作还要保护好2公斤“月球宝贝”,要在专门的实验室里打开密封罐,避免月壤和月岩受到污染,然后以微克级取样进行研究。
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