2024年6月25日14点08分,嫦娥六号终于从月球返回地球,着陆成功。从2024年5月3日发射到2024年6月25日着陆,这趟旅程整整用了1个月22天的时间,每一步都是高空走钢丝,特别是它从月球回来的路,可以说是连闯5道生死关,全世界都没几个国家能够做到。

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第一关:回到月球轨道

第一关是嫦娥六号要从月球表面起飞,这一步已经非常不容易。需要非常精确的定位和强大的推进力。如果解释一下的话,嫦娥六号的任务就像在月球上打了一次“高难度篮球”,它需要强大的推进系统和精确的导航设备,确保它能按照计划离开月球表面,进入环绕月球的轨道。

而且从地球遥控也存在延迟,不像地球轨道可以随时控制,这一步很多时候需要靠它自己进行程序处理和调整,而且因为月球的引力小,入轨的难度也在增加,稍有偏差,探测器就可能飞不出月球引力或者进入错误的轨道。

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为了回到轨道,嫦娥六号需要随时调整它的方向和速度,确保它能准确进入预定的轨道。而且这些操作都要在非常短的时间内完成,因为燃料和能量是有限的,一点点失误都可能会导致任务失败。

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第二关:对接月球轨道器

进入轨道后,探测器还需要与月球轨道器对接。这个过程非常像两个高速行驶的汽车在空中接力棒,稍有不慎就会“擦车”。在这个过程中,科学家们就像“空中交通指挥官”,通过精确的计算和控制,确保探测器和轨道器能够完美对接。这种对接技术,全世界也就只有几个国家能够拿得出手,其余的都是吹牛而已。

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第三关:从月球轨道到地球轨道

当嫦娥六号成功进入月球轨道并完成与轨道器对接后,它的下一个挑战是回到地球。这一步看似简单,其实复杂得多,就像是一场太空中的“超级接力赛”。

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嫦娥六号在太空中飞行,就像是在一片无边无际的沙漠中行走,没有明显的参照物。探测器需要在广阔的太空中找到回家的路,这需要非常精确的导航和控制。需要我们提前精确计算月球和地球的相对位置,实时计算探测器的速度和方向等多个变量,确保探测器能够在最佳时机离开月球轨道,进入返回地球的轨道。这个过程就像是在空中打篮球,你不仅要瞄准篮筐,还要考虑风速、角度和力量。

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而且整个过程,嫦娥六号还需要进行多次轨道修正。因为在长时间、长距离的太空飞行中,探测器的轨道可能会受到各种微小力的影响,比如太阳风、地球和月球的引力变化等。这些因素就像是在航行中遇到的暗流,会悄悄地改变探测器的飞行路径。一旦改变过多,就需要调整轨道了,而嫦娥六号的每一次轨道调整都需要非常精确的计算和操作。我们的“太空中操盘手”们通过精确的轨道数据和实时的控制指令,确保探测器能够按照预定的轨道飞行。

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为了保证成功,地面控制中心通过地面上的大型天线和接收设备,实时监控探测器的飞行状态,并根据探测器反馈的数据,调整飞行路径。这一过程需要全天候的监控和调整,任何一个细小的错误都可能导致探测器偏离轨道,影响返回地球的计划。今天看到采访说团队是24小时值班的,就是这个原因。

第四关:再入大气,打水漂

什么是“太空打水漂”?要理解这个概念,我们先来回忆一下小时候在湖边打水漂的情景:我们把石子以特定的角度丢向水面,石子会在水面上跳跃多次。这种跳跃的原理就是利用石子和水面的接触来减缓石子的速度。同样的道理应用在太空打水漂上,就是让返回舱以特定的角度和速度进入地球大气层,然后通过多次反弹和滑翔来减速和调节轨道,从而实现安全返回地球。

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原因是如果探测器直接以高速进入大气层,会产生巨大的摩擦力和热量,温度可能达到几千摄氏度,要知道,嫦娥六号探测器直可是以每秒11.2公里的速度冲入地球大气层的,这个速度相当于每小时4万公里,摩擦生热是不可避免的。如果没有合适的减速方式,探测器很容易在进入过程中被烧毁。而且剧烈减速,就如同直接刹车一样,还会带来巨大的过载,这对于探测器本身和内部携带的月球样本都是极大的威胁。通过太空打水漂,探测器能够在多次进出大气层的过程中逐步减速,降低过载对探测器结构和内部设备的冲击。

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具体说来分成如下几个步骤:

第一次进入:探测器首先以一个较小的角度进入大气层。这个角度通常非常精确,一般在5到10度之间。这一步非常关键,因为角度过大,探测器会因为速度过快而烧毁;角度过小,探测器则可能反弹回太空,无法有效减速。科学家们通过大量的模拟计算,确定了嫦娥六号的最佳进入角度。

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第一次减速:在进入大气层的过程中,探测器会经历摩擦产生的高温和减速。这时,探测器的热防护系统起到了关键作用。嫦娥六号的热防护系统采用了新型耐高温材料,这些材料不仅能耐受数千摄氏度的高温,还具有轻质的特点,减轻了探测器的总重量。这样,探测器在进入大气层时既能减速,又能防止高温损坏。

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首次反弹:当探测器减速到一定程度后,由于角度小,它会反弹出大气层,进入太空中短暂的冷却期。这一阶段探测器不会完全脱离地球引力,而是会在太空中滑翔一段时间。这个冷却期非常重要,因为它让探测器在下一次进入大气层前有机会散热,从而保护内部的仪器和样本。

重复进入:探测器会多次重复上述过程,每次进入大气层都进一步减速和降温。每次的反弹和再进入都会带来更大的减速效果,同时减少过热的风险。这个过程不仅需要探测器的高精度控制系统不断调整姿态和轨迹,还需要地面控制中心的紧密配合,确保每次进入和反弹都能按预定轨迹进行。

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通过上面的介绍,大家就知道这个事情的难度了。你探测器的进入角度和速度必须非常精确,任何微小的偏差都会导致进入角度过大或过小,从而影响整个减速和降温过程。为了安全,必须配备先进的热防护材料,这些材料不仅要能耐高温,还要能反复经受高温和冷却的循环。而且在多次反弹和进入的过程中,探测器需要不断调整轨道和姿态,以确保每次进入和反弹都能按预定轨迹进行。

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第五关:精确的着陆

当探测器的速度降到足够低时,进入地球大气层的最后阶段便是降落伞系统和反推火箭的启动。探测器会在速度降到一定程度时打开降落伞,这一系统进一步减缓了它的下降速度。在接近地面时,反推火箭会点火,进一步降低探测器的下降速度,确保其能够以较低的速度平稳着陆。

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着陆后,地面回收团队需要迅速找到探测器,并将其安全回收。探测器会发送定位信号,地面团队会根据这一信号迅速找到探测器的位置。回收团队经过多次演练,确保能够在最短时间内到达着陆点,并安全回收探测器和月球样本,避免样本受到地球环境的污染。

这一步听描述就知道了,火箭推力大了小了要洗白,开机晚了早了也要洗白,必须是控制得刚刚好。

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茫茫太空,人类的制造物,离开地球,然后又能够精确的回到人类的怀抱,我感受到的是航天航空的浪漫,一种人类和宇宙之间的打招呼方式,嫦娥六号不是开始,自然也不是结束,希望我们能够早日迈入星际时代,走出地球,奔向太空!#嫦娥六号#