发射重量870吨,为啥回来只有一个小罐罐,嫦娥五号任务有多难?

如题所述

嫦娥五号探测器已经到达月球,正在采样过程,其一举一动都牵动着国人和世界很多人的心。大家都知道,嫦娥五号的主要任务是采集带回月壤和月岩2公斤,那么这2公斤是地球重量还是月球重量呢?不少人有这种疑惑。

因为地球上2公斤的重量,在月球上只有0.33公斤。这是怎么回事呢?这是因为地球重力与月球重力不一样,地球重力是月球重力6倍的缘故。重力是引力的一个分力,与天体质量密切相关,质量越大的天体,引力越大,由此得到的重力就越大。

地球的质量为5.965*10^24kg,月球的质量为7.349*10^22,地球质量是月球的81倍多。根据万有引力定律F=GMm/r^2,可以得到重力公式为:g=MG/r^2。这里g为重力,M为天体质量,G为引力常量,r为天体半径。

地球半径约6371km,月球半径约1738km,根据重力公式,我们可以计算出地球重力约为g=9.8N;月球重力加速度约1.62N。因此地球重力是月球重力的约6倍。

物体重量与质量是两个不同的度量值。

重量是物体受重力大小的度量,而物体质量是物体原子量的量度,这两个概念有本质的区别。也就是说,物质重量是随着天体重力大小不一样而改变的,而质量不管在任何重量条件下都是一样的。这样我们就可以得出,在地球上重量6千克的物体,到了月球上只有1千克,因为地球1千克物体受到9.8N的重力,在月球上只有1.62N的重力;而地球上1kg的质量,在月球上还是1kg。

为什么地球上1kg质量的物体,在月球上还会是1kg呢?这是因为称重和质量测量采取的是两种方法。称重可以用弹簧秤或者手秤,反映的都是地心引力对物体的拉拽力,所以在地球和月球的引力不一样,物体重量就会有区别;

而测量质量是采取天平的方法,将1kg的砝码放在一边,另一边放上1kg的物质,天平保持了平衡,就说明是该物质具有1kg质量。因此1kg质量的任何物体,在地球、月球,或在任何不同重力星球都一样。

因为质量度量单位是人类基于地球重力情况下确定的,为了便于地球物质的度量,在地球上就采取了质量和重量相似的做法,也就是在地球上衡量物体质量1kg就相当重量1千克。

当然严格意义上来说,由于地球在自转,重力并不完全等于引力,而是引力的一个分力,这样在地球不同纬度重力是有微小差别的。比如在赤道重力为9.78N,而在两极重力为9.832N,一般取值为9.8N,也就是1千克物体受到的重力为9.8牛顿。

嫦娥五号月球采样2公斤,应该是以质量或地球重量计算。

现在我们知道了重量与质量的区别,就应该知道嫦娥五号在月球取样不会是按照月球的重量来计算吧,我想应该是取2kg质量的月样,或者说近似地球2千克的重量。美国阿波罗任务成功载人登月6次,取回月岩月壤382千克,前苏联无人探测器采集月样170克,应该都是按质量或地球重量计算。

国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师裴照宇曾表示:我们的目标是采样返回,2公斤是一个设计值,主要目的是采到样品返回地球,并不把这2公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。

也就是说,这次月球采样只要将月球样品带回地球就是成功的,多点少点没有严格规定。但我想,2公斤虽然不是硬指标,只是一个参考指标,但取回的月样只会在这个参数上下不远。因为从设计的钻取、表取设备和封装设备,以及返回器升空质量都是以这个参数为依据的,多了会导致起飞返回困难,少了则浪费资源。

现在嫦娥五号月球登陆器即将完成采样。

北京时间12月1日23点11分,嫦娥五号探测器释放的登月器在月球正面西经51.8°、北纬43.1°预选区域成功着陆,现在采样工作还在进行中。这是中国航天器首次在月球采样并且要送返地球,是世界上第三个从月球拿回点东西的国家。从嫦娥五号着陆器顺利降落月球预定地点,以后的每一步都是中国航天崭新的起点,是没有经验的首次运作。

如采样采取的钻取和表取两种办法,一种是用钻机钻到月表以下2米左右采取样品,一种是用机械臂上的铲子和挖勺铲挖表面月壤,并将得到的月样放入上升器的罐体中封装。整个过程设计精巧严密,整个系统充满了高科技。

如上升器里面有高温高真空环境下工作的空调系统,封装罐体有三层密封,中心放置铲挖得到的月壤密封罐,围绕着中心的密封罐,环绕放置钻取得到的月样密封罐,外围是严密的罐体外壳,整个钻铲挖和封装过程全自动。

装有月样的罐体和封闭必须十分严密,因为月球属于高度真空,封在里面的月样处于高度真空状态,回到地球后,地球空气中就有杂尘,如有一丝一毫的气体吸入,样品将受到污染,功亏一篑。

嫦娥五号任务未来每一步都还步步惊心。

嫦娥五号探测器采样在明天凌晨就要完成了,但任务还只能算完成一半。随后上升器与登陆器脱离升空,到环月轨道与轨道器对接,将封装好的样品转移到返回器,然后提速脱离环月轨道进入月地转移高速通道,到达地球后刹车“下高速”进入地球环绕轨道,最后返回器与轨道器脱离返回地球。

这期间,每一个步骤稍有失误,整个嫦娥五号任务就会前功尽弃,因此步步惊心。中国航天人还要再接再厉睁大眼睛精准操控每一步,一直到那2公斤“月球宝贝”送入特别准备的空间启封,才算任务圆满完成。

随着长征五号遥五火箭搭载嫦娥五号升空后,每一步都是一个减负过程。长征五号遥五火箭发射重量达到870吨,最后返回地球的只有那个返回器,大概几百公斤,而返回器最终保护的就是那2公斤月球宝贝,这点东西是许多科研院校和科学家、航天人们多少年的心血。

因此那2公斤“月球宝贝”,说有多珍贵,就有多珍贵。我们期待着嫦娥五号任务最终圆满成功,把“月球宝贝”带回来。

谢谢阅读,欢迎讨论。

时空通讯原创版权,侵权抄袭是不道德的行为,敬请理解合作。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2020-12-31
嫦娥五号发射时需要向上升空,需要携带大量的燃料,因此特别重,会随着燃料用尽而逐渐掉落,回来时就比较小。
第2个回答  2020-12-27
很难,要登陆月球然后挖土再回来,发射重量重,是因为大部分都是燃料,在进入轨道后,会脱离的。
第3个回答  2020-12-27
非常难。因为嫦娥五号往返地月需要消耗870吨燃料,而且从月球取土壤还是世界首例,所以嫦娥五号任务非常难。
相似回答