2。8亿公里外,美国飞船带着样本正在返回,与嫦娥五号相比谁更难
在距离地球大约2.8亿公里外,有一艘无人飞船带着珍贵的外星样本正在朝着地球飞来,那就是美国NASA在2016年发射的奥西里斯-REx号无人飞船。在2020年10月,奥西里斯-REx号探测器成功从贝努小行星表面采集到一些样本,其中有一些样本是一些岩石物质。在完成样本采集后,奥西里斯-REx号探测器还继续伴飞了贝努小行星一段时间,在2021年5月10日奥西里斯-REx号探测器推进器点火7分钟,离开贝努小行星开始返回地球。如果返回过程顺利,奥西里斯-REx号探测器将在2023年9月24日飞过地球,它的样本舱弹出并溅落在美国西部犹他州的沙漠中。由于它在返回过程中将环绕太阳2圈,它的飞行里程将达到25.87亿公里。
在2020年12月,我们国家的嫦娥五号探测器成功从月球表面带回了一些珍贵的月球样本,这是时隔44年后人类再次从月球取样返回地球,这也是我们国家第一次从月球取样。嫦娥五号探测器的成功,标志着我们国家掌握了月球轨道无人交会对接、月面取样、月面起飞等先进的技术。奥西里斯-REx号探测器和嫦娥五号探测器都是从外星取回样本,两者相比,哪一个难度会更大一些呢?
飞行距离:嫦娥五号的目的地是距离地球大约38万公里外的月球,而奥西里斯-REx号探测器的目的地是距离地球接近3亿公里外的贝努小行星,飞行距离越远,存在的风险因素可能会更大一些,因为任务时间会更长。从这一点来看,前往上亿公里外的小行星难度可能会更大一些。
信号传输:我们知道,探测器与地球实现通讯靠无线电信号,而无线电信号的强度会随着传播距离的递增而出现削减的情况。在信号强度相同的情况下,距离越远,传来的信号强度越弱,想接收到这些微弱的无线电信号,难度非常大。从这一点来看,与38万公里外月球附近的探测器实现通讯的难度比与上亿公里外的探测器实现通讯难度更低一些。
虽然如此,这并不意味着我们国家在超远距离信号接收、传输方面的技术比不上NASA。美国有他们的深空网络,我们国家同样也有类似的深空网络,我们的深空网络也可以与上亿公里外的天问一号探测器实现通讯,也就是说,如果我们现在也发射探测器前往上亿公里外的小行星,我们也可以与这些探测器实现通讯。
姿态控制:不论是奥西里斯-REx号探测器还是嫦娥五号探测器,它们都需要到达星球表面进行取样,这个着陆的过程难度其实差异是比较大的。与小行星相比,月球的质量非常大,意味着月球的引力更大,当探测器着陆月球时相当于有一个强大的引力在拽着探测器往下着坠落,所以探测器需要启动反推装置进行"抵抗",最后将着陆器的速度降至与月球相对速度为0,并停在月球表面。而小行星的质量非常小,意味着在着陆时,探测器受到的引力不会很强,所以对探测器的反推装置要求不会特别高,只要探测器的发动机推力控制得当,基本上不会出现问题。即使奥西里斯-REx号探测器不打开反推装置,贝努小行星的引力带来的重力势能也不会很大,理论上也不会让探测器与贝努小行星发生猛烈碰撞。
在完成样本采集后,奥西里斯-REx号探测器需要从小行星表面起飞,嫦娥五号探测器需要从月球表面起飞,才能开始返回地球。由于小行星的引力很小,而月球的引力很大,所以从小行星表面起飞时,对发动机的推力要求比较小,在月球表面起飞时对发动机的推力要求比较大。在小行星表面起飞,探测器发动机稍微点火就可以飞走,而在月球表面则不行。所以,在着陆小行星、月球,以及从小行星或者月球表面起飞时,嫦娥五号探测器的难度会更大一些。从以下的动图中,我们其实可以看到奥西里斯-REx号探测器其实也只是轻轻地与贝努小行星触碰就起飞了,而嫦娥五号着陆器在月球表面的时间更长。
除此之外,在从小行星或者月球表面"蹦"起来以后,想真正摆脱小行星、月球的引力,需要达到或者超过它们的逃逸速度(即第二宇宙速度),这个速度与它们的质量有直接的关系。贝努小行星的质量比较小,所以它的逃逸速度很小,探测器以较小的推力就可以摆脱贝努小行星的引力。而月球的逃逸速度大得多,达到2.4公里每秒,这意味着嫦娥五号探测器想摆脱月球的引力,需要有更强的推力。从这一点来看,嫦娥五号探测器的难度也更大一点。
综合来说,这两个探测器能够在外星球进行取样,都是非常先进的,各有千秋,难度都非常大。在飞行距离、信号传输方面,奥西里斯-REx号探测器的难度或许更大,而在姿态控制、外星起飞返回地球等过程,嫦娥五号探测器的难度可能会更大一些。
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