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嫦娥六号成功发射!返回地球时外部烧得面目全非,登月时为何不会

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原创2024-05-0318:51·璀璨科学嫦娥六号探测器成功发射升空了!它即将前往月球,登陆到月球的背面采集样本,然后带着样本从月球背面起飞返回地球。如果嫦娥六号探测器顺利完成月背取样返回地球的任务,那我国将会成为全世界首个成功实现对月球背面采样的国家。所以现在嫦娥六号探测器的成功发射,受到了全世界的关注。

虽然嫦娥六号探测器才发射升空,距离登陆月球、月面采样、返回地球还有很长时间,但是我们可以知道一点,那就是当嫦娥六号探测器带着样本返回地球时,它需要经受高达2000-3000℃高温的灼烧,返回器外部会被烧得黑不溜秋,下图就是之前嫦娥五号探测器返回器着陆到着陆场时的画面。大家是否感到奇怪:探测器返回地球时会剧烈燃烧,在登月的时候为什么不会呢?

下图是阿波罗载人登月飞船在月球表面的样子。在上世纪60年代,美国率先实现了人类历史上的首次载人登月任务,在整个阿波罗载人登月计划期间,美国先后实施了6次载人登月计划,先后有12名美国宇航员在月球表面留下了足迹。从登月宇航员拍下的照片中,我们可以看到阿波罗登月飞船并没有被烧得黑不溜秋,也没有被烧得面目全非。

返航时为什么会剧烈燃烧?

细心的朋友会发现,航天器在登陆月球、从外太空返回地球都有一个共同之处、一个不同之处,共同之处就是它们的飞行速度都非常快,不同之处就是地球有大气层,空气密度比较大,而月球没有大气层,几乎不存在空气。

其实,飞船重返地球时剧烈燃烧,在登陆月球时却不会剧烈燃烧,会出现这样的差异,原因就在于是否存在大气层。

不仅仅是重返地球,航天器在登陆金星、火星、木星、地球这些有大气层的星球时,免不了会经受高温的灼烧,但是在登陆诸如月球那样没有大气层的星球时,是不会出现剧烈燃烧的情况的。

在近地轨道运行的航天器,飞行速度一般都接近地球的第一宇宙速度,也就是大约为7.8公里每秒,嫦娥五号探测器返回器从月球返回地球速度更快,差不多接近地球的第二宇宙速度,也就是接近11.2公里每秒。

当航天器以这么快的速度进入地球大气层时,随着它的高度不断下降,空气密度越来越大,气动加热效应就会越来越强烈。简单地说,其实就是在空气中剧烈摩擦产生大量的热量,导致航天器外部温度急剧上升。

从近地轨道返回地球的航天器速度其实就已经很快了,所以气动加热效应很强烈,航天器外部温度一般都会达到一两千℃。而从月球轨道、火星轨道或者其他行星返回地球的航天器,速度更快,气动加热效应会更强烈,航天器外部温度可以接近3000℃。在这么高温的灼烧下,航天器外部就会被烧得黑不溜秋、面目全非。

而航天器在环绕月球飞行过程中,虽然速度也很快,但是月球本身没有大气层,所以当探测器登陆月球时,只需要启动发动机进行一系列的制动减速就可以实现登月了,在这个过程中不存在气动加热效应,探测器外部温度自然也不会因此而急剧上升。既然探测器外部温度不会上升,那就不会出现剧烈燃烧的现象,所以探测器在登月时是不会变黑的,原来是什么样的,登月后就是什么样的。

虽然返回舱、返回器在重返地球大气层时会剧烈燃烧,但是返回器、返回舱都是经过特殊的设计的,就算经受2000℃左右的高温灼烧,返回舱、返回器也不会被烧毁,最多就是外部被烧得黑不溜秋、面目全非。所以,此前嫦娥五号探测器返回器带着月球样本返回地球时,其实是丝毫不受影响的。

将创造历史

嫦娥六号探测器发射升空了,虽然这不是我们人类第一次去月球取样返回地球,也不是我国首次执行去月球月球采集样本返回地球的任务,但是嫦娥六号任务还是备受关注,这次任务还是面临诸多困难、挑战。如果嫦娥六号任务顺利完成,将会创造多个历史。

在历史上,我们人类先后发射了很多探测器、载人飞船进行登月,也多次从月球带回了珍贵的月球样本,其中嫦娥五号任务是最近一次的月球取样任务。虽然人类之前带回了很多月球样本,但是之前的任务中,那些探测器、飞船都是降落在月球的正面,也就是月球朝向地球的这一面,我们人类未曾去过月球背面取样返回地球。

嫦娥六号探测器的着陆点和之前的那些任务都不同,着陆点位于月球背面南极的艾特肯盆地,我们人类的航天器未曾从那里带回过样本。科学家认为,来自月背面的样本科研价值可能会更高,如果能够拿到来自月球背面的样本,将会有助于我们更好地了解月球。

从技术层面来看,如果嫦娥六号探测器成功带回样本,确实是会创造多个首次。例如首次从月球背面采集样本,首次从月球背面起飞,首次带回月球背面样本等。在这样的情况下,难怪大家都在关注嫦娥六号任务,包括美国的一些科学家都表示嫦娥六号带回的样本具备很高的科研价值。

现在嫦娥六号探测器已经开始奔月之旅了,此前嫦娥五号探测器去月球采样返回地球时,美国曾经向我们提出希望能够分享嫦娥五号的成果,后来还多次向我们索要嫦娥五号样本。现在嫦娥六号探测器已经发射升空出发月球,即将挑战登陆月球背面,带回研究价值更高的样本,到时候估计美国可能又会向我们索要嫦娥六号的样本。大家觉得我们要不要给美国分享一下嫦娥六号探测器带回来的成果呢?

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