嫦娥六号返回地球,速度接近第二宇宙速度!为什么比飞船还快?

解析冷知识 2024-07-03 07:44:40

2024年6月25日,到太空出差53天的嫦娥六号终于安全回到地球,降落在内蒙古四子王旗的预选着陆区。

【嫦娥六号返回器着陆成功】

除了此次带回的1935.3克月背土壤,还有一点也被大众广泛关注:嫦娥六号此次降落使用的方法是“打水漂”式,且速度几乎达到了第二宇宙速度(约11.2千米/秒)。

这个速度比飞船还要快,嫦娥六号是怎么做到的?而我们又是如何“接住”它并保证样土安全的?今天就让我们一起来看一看。

宇宙速度

大家都知道万有引力,地球对地球上所有的东西都有引力,这其中自然就包括各种飞船火箭。

【因为地心引力,火箭升空必须借助超强的助推】

想要逃离着这种引力到太空中去,那就必须让飞行器达到一定的速度,这就是宇宙速度。

第一宇宙速度是7.9km/s,当飞行器达到这个速度时,就能离开大气层,进入太空。

但因为还是会受到地心引力的影响,只要它的速度不超过第二宇宙速度,就只能围绕着地球转,同步卫星和近地卫星就是例子。

【宇宙速度演示】

第二宇宙速度为11.2km/s,飞行器想要逃离地球的吸引,不再围着地球所需要的速度,也就是地球逃逸速度。

当速度不超过第三宇宙速度时,不管轨道如何,飞行器都不能离开太阳系。

第三宇宙速度为16.7km/s,当飞行器达到这个速度时,就能逃离太阳系,奔向更广阔的宇宙。

嫦娥六号的归途

嫦娥六号从月球升空后,经过加速达到月球逃逸速度后,便经过多次点火调整方向进入绕地轨道。

【阿波罗计划流程图】

包括NASA在内的各个国家,一般到这一步后,会让飞行器绕着地球飞一圈,把速度慢慢降下来,再让返回器进入大气层着陆。这样最大的缺点就是耗时间、耗能量。

好处就是在返回器在着陆时不会产生那么大的动能,撞击地面的速度也不会太大,避免过载损坏返回器的结构。

并且返回器不会因为速度过快,造成摩擦过大、热量过大,如果是载人返回,也能保证宇航员的安全。

【返回器进入大气时会被烧蚀】

但嫦娥六号不一样,在重新受到地心引力后,它不再进行绕地飞行,而是直接按照原速度冲进大气层。

这样一来,嫦娥六号返回地球的速度就非常快,在进入大气层前,速度就已经接近第二宇宙速度11.2km/s。

【嫦娥六号往返路线图】

那嫦娥六号带着全世界第一份月背珍宝,这么快的速度就不怕着返回器受损,污染携带的月壤样本吗?

这就要说到中国的“打水漂”功夫了。

“打水漂”式着陆技术

“打水漂”其实就是“半弹道跳跃式再入”,嫦娥六号返回器进入大气层的角度是经过精密计算的,在进入大气层后,受到摩擦的返回器会被再次弹出大气层,然后重新落入大气层。

经过两入大气层产生的摩擦,嫦娥六号返回器的速度也从11.2km/s降为了7.9km/s左右。

【半弹道跳跃式再入】

随后返回器便坦然接受地心引力下落,等下降到距离地表只有10公里的位置时,返回器背负的降落伞便打开,然后返回器便飘飘然且安稳地着陆了。

这种“半弹道跳跃式再入”方式,和我们平时用石片打水漂非常相似,所以大家给它起了个通俗易懂的名字。

【异曲同工的打水漂】

“打水漂”的技术不仅降低了高速降落时的热防护难度,也保证了返回任务的安全性。

虽然这项技术早在上世纪六十年代就被美苏实践过了,但这么多年经过改进和研究,中国在这项技术已经名列前茅。

后记

这次带回的月壤样本极其珍贵,许多国家都希望能得到中国分享的月壤,带回去好好研究。

毕竟不管在月壤有什么样的发现,都会引起世界的震动,谁不想抓住这次机会呢?

美国也不例外。

但是美国真是一个矛盾体,曾经在国际空间站修建时,他们搞出“沃尔夫条款”,公开放话不让中国参与项目,也不准NASA和中国合作,向中国全面封锁航天技术。

【国际空间站】

当时美国阿波罗登月带回来382公斤的月球岩壤,百般刁难后才给了中国1克。

此前在嫦娥六号奔月时,他们的NASA局长又对记者说月背没什么研究价值,美国不屑于去月背,中国就是在做无用功。

【NASA局长尼尔森】

等到嫦娥六号返回地球前,他们又突然开始表示要和中国加深合作关系,嫦娥六号着陆时,他们也是第一时间发来贺电,意思很明确,就是想要点月壤。

真不知道美国是怎么做到前后的做派如此割裂的。

参考资料:

【1】“嫦娥六号”今日到家,着陆场准备如何?·光明网

【2】嫦娥六号经历回家路上惊心动魄时刻,后续将开展这些工作·环球网

【3】历时20年,人类历史上第一次!·新华社客户端

【4】第二宇宙速度冲刺下,嫦娥六号如何安全返回地球?·中国航天基金会

【5】1935.3克!嫦娥六号带回1935.3克月球土特产·人民日报【阿波罗计划流程图】

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