Только что Chang’e 5 сбежал на Луну! Китай делает еще один большой шаг к высадке человека на Луну

Сегодня в 4:30 по пекинскому времени лунный зонд Chang'e-5 был запущен с космодрома Вэньчан на Хайнане самой мощной ракетой Китая – ракетой-носителем Long March 5 Yaowu.

Это шестая миссия китайского проекта по исследованию Луны и самая сложная миссия в истории авиакосмической отрасли Китая. Впервые Китай «выкопает землю» на Луне и вернет ее на Землю .

В настоящее время Chang'e 5 собрал почти все передовые технологии авиакосмической отрасли Китая, и этот запуск также будет предварительным предварительным просмотром пилотируемой посадки на Луну и технической проверкой пилотируемой посадки на Луну десять лет спустя.

Марсианский вездеход «Тяньвэнь-1», запущенный четыре месяца назад, пролетел 300 миллионов километров в космосе. Космический корабль «Чанъэ-5» в очередной раз открыл новую главу в космических полетах Китая.

Самая сложная миссия в истории космоса Китая

С успешным запуском Chang'e 5 первая фаза китайского проекта по исследованию Луны подошла к концу. Согласно китайскому плану проекта исследования Луны, принятому в 2004 году, проект Чанъэ разделен на три фазы: «беспилотное исследование Луны», «пилотируемая посадка на Луну» и «создание лунной базы» .

Беспилотное исследование Луны далее делится на три этапа: «вращение, падение и возвращение», то есть полет вокруг Луны, посадка для исследования, отбор проб и возвращение. Среди них Чанъэ 1 – Чанъэ 4 выполнили первые два шага, а Чанъэ 5 выполнит. Завершение финальной «спины» на данный момент также является самой сложной и технически сложной миссией в серии Chang'e.

Из-за этого структура лунного зонда Chang'e-5 также является наиболее сложной, состоящей из четырех основных компонентов – орбитального аппарата, спускаемого аппарата, восходящего устройства и возвращающего устройства, в то время как предыдущие четыре зонда Chang'e имеют только 1-3 компонента. сочинение.

Chang'e-5 станет четырьмя «первыми» в космической истории Китая:

• Впервые автоматический отбор проб с лунной поверхности;
• Первый взлет с Луны;
• Впервые беспилотная сближение и стыковка на лунной орбите за пределами 380 000 километров;
• Впервые лунный грунт вернулся на Землю со скоростью, близкой ко второй вселенной.

Почему говорят, что «Чанъэ-5» будет самой сложной миссией в истории космоса Китая? Это в основном отражено в этих четырех «первых».

Автоматический отбор проб на лунной поверхности впервые

В последний раз люди брали образцы на Луне и привезли их в Советский Союз в 1976 году, 24-е лунное число, прошло 44 года.

Сделать так, чтобы зонд мягко приземлился на Луну и выкопал горсть почвы, несложно, серию Chang'e это уже удалось. Что действительно сложно, так это правильно инкапсулировать лунный грунт.

После того, как зонд Chang'e-5 соберет образцы лунного грунта с помощью сверления и роботизированных манипуляторов, они будут отправлены на восходящее устройство и должны быть упакованы в первый раз, чтобы предотвратить потерю и загрязнение образцов, когда они покидают Луну.

Когда космический корабль «Аполлон» пилотировал Луну для сбора образцов, возникла проблема с запечатыванием образцов, что привело к загрязнению лунного грунта.

По словам Юй Дэнъюна , заместителя главного дизайнера проекта исследования Луны, поскольку сила притяжения Луны составляет лишь одну шестую от земной, требования к технологии отбора проб и упаковки будут более высокими, чтобы гарантировать, что полученные образцы являются действительными.Это никогда не пробовалось раньше. оф.

Первый взлет с Луны

В последних нескольких лунных исследовательских миссиях требовался только один запуск. Помимо запуска на поверхность Луны, «Чанъэ-5» должен подняться над землей, что повысило сразу несколько уровней сложности.

Читатели, обратившие внимание на запуски ракет, должны также знать, что запуск миссий на Земле требует полной системы гарантии на стартовой площадке. Помимо фиксации стартовой башни, есть также большое количество инженеров, которые в режиме реального времени выполняют техническое обслуживание и настройку для обеспечения плавного запуска.

Однако на Луне эти меры предосторожности обеспечить практически невозможно, и количество неконтролируемых факторов значительно возросло. Независимо от того, стабильна ли стартовая платформа и точен ли угол наклона, инженеры на Земле не могут контролировать ее в реальном времени.

Все это должно быть сделано самим Chang'e 5. Таким образом, Chang'e 5 использует более совершенную систему искусственного интеллекта . От выбора места посадки до настройки широты и долготы, наклона и высоты места запуска – все будет выполняться Chang'e 5. После сбора данных позвольте мозгу ИИ завершить его автономно.

Первое сближение и стыковка БПЛА на лунной орбите более 380000 км.

Согласно плану, на этот раз Chang'e 5 вернется на Землю с образцом лунного грунта не менее 2 кг. Советский Союз вернул около 330 г проб почвы в ходе последних трех миссий по отбору проб на Луну.

Почему Chang'e-5 может вернуть столько образцов одновременно? В основном это происходит из-за беспилотных сближений и стыковки на лунной орбите, используемых в этой миссии.

Более 40 лет назад советские лунные зонды взлетели прямо с поверхности Луны и вернулись на Землю после отбора проб. Естественно, восходящему устройству требовалось больше энергии, поэтому необходимо было загрузить больше топлива, оставив место для образцов лунного грунта. Будет сильно сжат.

Мало того, что для загрузки большего количества топлива вес подъемника также соответственно увеличится, что также увеличивает давление на ракету-носитель во время наземного запуска, поэтому она может даже не поддерживать самую мощную ракету-носитель Китая, «Толстую пятерку».

Технология беспилотного сближения и стыковки на лунной орбите решает эту проблему. Зонд не летит напрямую обратно на Землю после отбора проб. Вместо этого подъемник передает образцы почвы возвращающемуся лицу, летящему по лунной орбите, а затем возвращающееся устройство возвращает их на Землю. .

Таким образом, расстояние, на которое должен пролететь подъемник, значительно сокращается, и требуется лишь небольшое количество топлива, что может дать больше места для образцов почвы.

Однако этот процесс также столкнется с двумя основными техническими проблемами: одна – как заставить зажимное устройство и возвращающее устройство встретиться и состыковаться автономно, а вторая – завершить упаковку во время процесса передачи образца.

Фактически, аналогичные космические автономные пересечения и стыковки использовались в прошлой китайской серии Shenzhou, но все они выполнялись на околоземной орбите. Наземные станции и искусственные спутники могут предоставлять услуги точного определения местоположения и навигации, но этих ресурсов на лунной орбите не хватает. Многое.

Упаковка образцов также имеет решающее значение, потому что возможность вернуть образцы в целости и сохранности является критерием для оценки успеха или провала миссии Chang'e-5. Если он не закрыт плотно, образец может сгореть в процессе возврата в атмосферу.

Так же, как и при взлете на Луну, система искусственного интеллекта Chang'e 5 будет играть важную роль в этих процессах.

Впервые лунный грунт вернулся на Землю со скоростью, близкой ко второй вселенной.

Кроме того, когда возвращающийся с образцом возвращается на Землю, его скорость достигает второй космической скорости, близкой к 11,2 км / с, что намного выше, чем первая космическая скорость, когда космический корабль серии Шэньчжоу возвращается на Землю. Если он прямо устремляется в атмосферу, он произведет больше Сильная жара.

Чтобы защитить устройство возврата, необходимо установить более толстый тепловой экран, что увеличит вес детектора и принесет меньше образцов.

Таким образом, Chang'e-5 входит в атмосферу аналогично "дрейфующему": сначала он выбрасывается за счет подъемной силы атмосферы, а затем снова входит в атмосферу после замедления.

Фактически, еще в 2014 году тестер Chang'e 5 T1 впервые проверил «дрейф» и повторно вышел на орбиту, а также сфотографировал Землю и Луну.

Самая сильная ракета Китая «Толстая пятерка»

Также стоит упомянуть, что на этот раз ракета-носитель «Толстая пятерка» подняла в небо «Чанъэ-5». Четыре месяца назад «Толстая пятерка» отправила Тяньвэнь-1 в космос .

Ее называют «Толстая пятерка», потому что это самая большая ракета в Китае с диаметром сердечника 5 м. Кроме того, она комплектуется 4 ускорителями по 3,35 м. Это «большой толстяк» весом 869 тонн.

Именно потому, что она слишком толстая, «Толстая пятерка» больше не может транспортироваться по железной дороге, как ракеты в прошлом, потому что это превышает диаметр отверстия железнодорожного моста, и только два транспортных корабля могут добраться до места старта по морю.

«Толстая пятерка» имеет не только улучшенные габариты, 8 керосиновых двигателей на жидком кислороде и 4 водородно-кислородных двигателя, что придает ему самую мощную мощность среди отечественных ракет, тяга может достигать более 1000 тонн на взлете.

Кроме того, два топлива, жидкий кислород и жидкий водород, должны храниться при температуре минус 183 ℃ и минус 253 ℃ соответственно.Эту ракету еще называют «ледяной стрелой».

Такая мощность и размеры дали «Толстой пятерке» самую высокую грузоподъемность в истории Китая: она имеет грузоподъемность 25 тонн на низкой околоземной орбите, что напрямую увеличивается более чем в 2,5 раза на основе активных отечественных ракет.

Хотя это не так хорошо, как Falcon Heavy, самая мощная транспортная ракета, которая сейчас находится на вооружении, она уже вошла в международные ряды. В настоящее время основные ракеты США и России имеют транспортные возможности в основном на уровне 20-30 тонн.

Без ракеты такой мощности не только космический корабль Chang'e-5 не смог бы беспрепятственно запускаться, и не было бы необходимости думать о будущих планах пилотируемой посадки на Луну и планах космической станции.

Зачем ехать на Луну «копать землю»

Если все пойдет хорошо, через некоторое время Chang'e 5 приземлится возле гор Рамке в северной части штормового океана Лунного моря, самого большого на передней части Луны, области Луны, которую люди никогда раньше не посещали.

Почему мы путешествуем до поверхности Луны, чтобы «копать землю»? Поскольку это не только позволяет нам понять эволюцию Луны, это также имеет большое значение для изучения изменений Солнечной системы за 4,5 миллиарда лет.

Например, в районе, где приземлился Chang'e 5, есть базальты примерно 1,3–2 миллиарда лет назад. Лунный грунт, образовавшийся после удара метеорита, бомбардировки солнечным ветром, излучения космических лучей и других эффектов космического выветривания на лунные породы, содержит много информации о солнечной активности.

Исследование, опубликованное группой китайских планетологов в журнале Nature · Astronomy не так давно, показало, что влияние системы Земля-Луна изменилось примерно 3,5 миллиарда лет назад в зависимости от эволюции лунного грунта. Оно также показало, что планеты-гиганты в ранней Солнечной системе Бурная история дает новые идеи и подсказки.

Как сказал Сяо Лонг , профессор Института планетологии Китайского университета наук о Земле (Ухань):

Лунная почва – это почва Луны. Хотя она легко доступна на Луне, она имеет большую научную ценность для людей на Земле.

Однако, поскольку в прошлом только Соединенные Штаты и Советский Союз имели возможность собирать образцы с Луны, Китаю нелегко изучать их. В настоящее время единственный в Китае образец лунного грунта весом 1 г был передан Китаю Соединенными Штатами после установления дипломатических отношений между Китаем и США в 1970-х годах.

Более того, большинство лунных образцов, доставленных Аполлоном, было сосредоточено в районе лунного моря в средних и низких широтах на передней части Луны. Возраст был сосредоточен между 4,2-3,2 миллиардами лет назад, что недостаточно полно для лунных исследований. После того, как Chang'e-5 вернет лунные образцы, Китай сможет проводить дальнейшие исследования на Луне.

Кроме того, Оуян Цзыюань, главный научный сотрудник проекта исследования Луны, также упомянул в интервью, почему следует исследовать Луну . Помимо изучения эволюции Луны, Луна обладает изобилием энергии.

Оуян Цзыюань считает, что лунный грунт также содержит очень важное первичное энергетическое сырье, необходимое для нашей нынешней химической энергетики и атомных электростанций, которые окажут важную поддержку для устойчивого развития человеческого общества.

В ближайшие десять лет китайцы отправятся на Луну

После успешного завершения миссии Chang'e-5 следующий этап – это высадка человека на Луну .

Ву Вэйрен, главный конструктор китайского проекта исследования Луны и академик Китайской инженерной академии, однажды сообщил, что пилотируемая посадка на Луну будет осуществлена ​​примерно в 2030 году, а международная лунная исследовательская станция будет создана на южном полюсе Луны. До этого Чанъэ 6 и 7 отправятся к южному полюсу. Проведите разведку.

Фактически, эту миссию Chang'e-5 можно также рассматривать как предварительный просмотр пилотируемой высадки на Луну Китая десять лет спустя . Лунная орбита Chang'e 5 неоднократно разделялась и стыковалась, что, по сути, аналогично американскому плану Apollo по высадке человека на Луну. Перед высадкой человека на Луну Соединенные Штаты также провели испытание на стыковку и стыковку на лунной орбите.

Как сказал блоггер космической науки "Space Craft" , единственное различие между космическим кораблем Apollo и Chang'e 5 – пилотируемый и не пилотируемый. Когда несколько основных компонентов «Чанъэ-5» будут модернизированы до «капсул» и оснащены пилотируемыми космическими системами и оборудованием для посадки на Луну, можно будет осуществить посадку с человеком на борту.

Юй Дэнъюн, заместитель главного конструктора китайского проекта по исследованию Луны, также сказал, что миссия Chang'e-5 предназначена для создания технических резервов для будущих пилотируемых посадок на Луну.

Помимо Китая, НАСА в Соединенных Штатах также запустило план по возвращению на Луну, и оно совершит еще одну пилотируемую посадку на Луну уже в 2024 году. Однако по прошествии десяти лет Соединенные Штаты могут быть не единственной страной, совершившей пилотируемую посадку на Луну.

Будь то Китай или Соединенные Штаты, пилотируемая посадка на Луну не станет концом освоения космоса. Маск надеется использовать Луну в качестве транзитного пункта для марсианских иммигрантов, и Оуян Цзыюань также считает, что Луна – всего лишь плацдарм для людей, и люди в конечном итоге могут отправиться на Марс .

# Добро пожаловать в официальный аккаунт Aifaner в WeChat: Aifaner (идентификатор WeChat: ifanr), более интересный контент будет предоставлен вам в ближайшее время.

Ai Faner | Исходная ссылка · Посмотреть комментарии · Sina Weibo