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著陸器 嫦娥五號(hào)即將迎來高難度挑戰(zhàn)，這是人類航天史上的第一次

探測(cè)器 月球

在最近這段日子里，相信大家在仰望天上明月的時(shí)候，都有一種特別驕傲的感覺，原因當(dāng)然就是我們發(fā)射的嫦娥五號(hào)了。2020年12月2日22時(shí)，嫦娥五號(hào)在經(jīng)過了大約19個(gè)小時(shí)的月面工作之后，已經(jīng)完美地完成了在月球表面的自動(dòng)采樣以及封裝工作，接下來，嫦娥五號(hào)即將迎來高難度挑戰(zhàn)，這是人類航天史上的第一次。


著陸器 嫦娥五號(hào)即將迎來高難度挑戰(zhàn)，這是人類航天史上的第一次
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簡(jiǎn)單來講，嫦娥五號(hào)的任務(wù)可以分為7個(gè)步驟，分別如下。
1、從地球表面發(fā)射升空2、飛到月球的上空3、在月球表面著陸4、在月球表面采樣和封裝5、從月球表面起飛6、飛到地球的上空7、返回地球表面【 著陸器|嫦娥五號(hào)即將迎來高難度挑戰(zhàn)，這是人類航天史上的第一次】

著陸器 嫦娥五號(hào)即將迎來高難度挑戰(zhàn)，這是人類航天史上的第一次
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可以看到，目前嫦娥五號(hào)已經(jīng)完成了前4個(gè)步驟，而下一步就是從月球表面起飛，然而難度最高的并不是如何起飛，而是接下來的在月球上空的交會(huì)對(duì)接工作，這是銜接上述的第5步和第6步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具體點(diǎn)講就是，從月球表面發(fā)射升空的“上升器”與環(huán)繞月球運(yùn)行的“環(huán)繞器”在月球上空完成對(duì)接，以便將月球上采集到的樣品轉(zhuǎn)移到“返回艙”。
這個(gè)環(huán)節(jié)的難度到底有多高？

著陸器 嫦娥五號(hào)即將迎來高難度挑戰(zhàn)，這是人類航天史上的第一次
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月球上是沒有發(fā)射場(chǎng)地的，所有的發(fā)射裝置都必須要嫦娥五號(hào)自己攜帶，如上圖所示，在從月球表面起飛的過程中，嫦娥五號(hào)的“著陸器”充當(dāng)了發(fā)射架的角色。
由于“著陸器”下方有一個(gè)緩沖裝置，它不是剛性的，再加上月球表面的地形問題，因此我們就不能精確地預(yù)判“上升器”在升空時(shí)的角度，換句話來講就是，“上升器”的上升軌道是不確定的。


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（想象圖）
一方面是上升軌道不確定的“上升器”，另一方面是在環(huán)月軌道上高速運(yùn)動(dòng)的“環(huán)繞器”，大家可以想象一下，要讓這兩者在月球上空完成精準(zhǔn)對(duì)接的難度有多高。重要的是，燃料是有限的，這就意味著，所以我們必須要在有限的時(shí)間內(nèi)完成這一環(huán)節(jié)，而更重要的是，這一切都是在無人的狀態(tài)下完成的。
很明顯，這需要一系列的復(fù)雜計(jì)算以及精確調(diào)整，稍微出一點(diǎn)點(diǎn)差錯(cuò)就可能會(huì)導(dǎo)致前功盡棄，正因?yàn)槿绱耍谶^去的日子里，美國和前蘇聯(lián)都沒有嘗試過在月球上空的無人交會(huì)對(duì)接，而嫦娥五號(hào)此次的挑戰(zhàn)，是人類航天史上的第一次。


著陸器 嫦娥五號(hào)即將迎來高難度挑戰(zhàn)，這是人類航天史上的第一次
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（想象圖）
（注：美國的阿波羅任務(wù)是“有人”的，而我們的嫦娥五號(hào)則是“無人”的，相對(duì)來說，后者在這個(gè)環(huán)節(jié)上的技術(shù)難度要高得多）為什么嫦娥五號(hào)要去挑戰(zhàn)這個(gè)高難度，直接飛回地球不行嗎？我們都知道，除了美國以外，前蘇聯(lián)也曾經(jīng)成功地從月球上帶回了月球樣本，但與美國的382公斤相比，前蘇聯(lián)帶回的月球樣本少得可憐，其無人探測(cè)器“Luna 16”、“Luna 20”以及“Luna 24”帶回的月球樣本分別為101克、30克和170克。為什么會(huì)這樣呢？原因就是前蘇聯(lián)沒有采用在月球上空的交會(huì)對(duì)接技術(shù)。


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（Luna 16采樣示意圖）
雖然月球的引力比地球小得多，但是要從月球表面起飛仍然需要大量的燃料，而如果要讓探測(cè)器直接飛回地球的話，探測(cè)器本身還會(huì)因?yàn)閺?fù)雜的設(shè)計(jì)而變得非常“笨重”，于是就需要更多額外的燃料，這無疑大大地增加了發(fā)射的壓力（無論是從地球上還是從月球上）。
相對(duì)而言，采用了交會(huì)對(duì)接技術(shù)，就可以讓探測(cè)器“輕裝上陣”，這樣就可以減少燃料的攜帶量，從而帶回更多的月球樣本，而這就是嫦娥五號(hào)能夠一次性帶回2公斤月球樣本的原因。
嫦娥五號(hào)能夠順利地完成無人交會(huì)對(duì)接嗎？

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（“神舟”與“天宮”）
在過去的日子里，我國已經(jīng)熟練地掌握了在近地軌道上的無人交會(huì)對(duì)接技術(shù)，雖然此次的工作是在38萬公里之外進(jìn)行，但是我們的設(shè)計(jì)師們?cè)缫丫脑O(shè)計(jì)了一系列的關(guān)鍵動(dòng)作，這足以保證嫦娥五號(hào)完美地實(shí)現(xiàn)對(duì)接。我們對(duì)此應(yīng)該保持強(qiáng)大的信心，相信嫦娥五號(hào)一定會(huì)成功歸來。

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