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嫦娥六号归来变“黑球”!为何降落时会剧烈燃烧,而升空时不会?

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首发·说宇宙

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北京时间6月26日,嫦娥六号返回器携带月球背面珍贵土壤样本返回地球,看过嫦娥六号着陆全过程直播的朋友们发现了一个问题,那就是嫦娥六号返回器的表面有被猛烈灼烧的痕迹,大片区域已经变成黑色

相比嫦娥六号升空时的优雅姿态,返回的整个过程更加惊心动魄!

那么一个问题出现了,都是在地球和月球之间奔波,为什么升空那么优雅,降落却相对“狼狈”很多呢?难道不都是同一穿越大气层的过程吗?

嫦娥六号是如何降落的?

在火箭升空的过程中,探测器是位于火箭的前端,与完全暴露在空气中的返回器不同,发射时探测器的外部有整流罩的保护。

另外地球的大气层十分浓厚,在一定程度上给了火箭一个强大的阻力,这就导致在火箭完全冲出大气层之前,速度相对较慢,与大气层的摩擦程度减小,再加上整流罩的隔绝,探测器会处于一个非常稳定的状态下。

当火箭冲出地球大气层以后,速度就会提升上来,这时候整流罩就会脱离探测器,给探测仪一个自由发挥的空间,直奔月球轨道。这也是为什么在整个发射的过程中,探测器也好,火箭主体也好,会一直呈现一个稳定的状态。

相比较来看,返回器就没有这么幸运了,由于外部没有任何保护,返回器只能硬着头皮冲进大气层,朝着地面降落

由于是从外太空回到地球表面,这就导致了返回器在进入大气层之前拥有超高的飞行速度,每秒高达10.9公里,这也就是我们常说的第二宇宙速度。

飞快的速度遇到浓厚的大气层,摩擦产生的高温可想而知,所以返回器时刻面临着被高温灼烧的局面,虽然能够平安落地,但是与大气层摩擦生热的痕迹,永远的留在了返回器表面。

因为起点和终点的各不相同,这就导致了火箭优雅的升空和动荡的降落,但是无论在哪一个环节,中国探月工程的工程师们都做足了准备,最大限度的减缓每一部分所受到的外界干扰。

为了完美落地,嫦娥六号做了很多准备

在了解设计师为返回器针对性设计的保护结构之前,我们需要先了解一下我们的大气层。

对于生存在地球上的人类而言,大气层就像是一个保护伞。

举一个例子来说,其实每天都有一些相对较小的太空陨石在袭击地球,但是为什么我们基本看不到陨石降落在地面上呢?

原因很简单,这些高速飞行的小陨石在接触大气层后,巨大的摩擦力所产生的高温,让这些小陨石当即燃成灰烬了。

所以我们在看回返回器,在外太空进行标本采集的返回器,想要重返地球,必然是要和太空陨石走同一条道路。这就说明,如果不进行特殊处理,返回器很有可能和小陨石一样被烧成灰烬,最后项目功亏一篑。所以返回器的设计师在设计之初,就要考虑到这个问题。

我们拿嫦娥六号的返回器举例,首先在外型材料上,设计师就选择了特殊的防热材料,从根源上杜绝摩擦高温对返回器内部的影响。其次,也就是最重要的环节,就是返回器接触大气层时切入的角度以及所走的路线。

嫦娥六号以超高速的速度,以一个提前设置好的角度切入大气层,其角度很像我们打水漂时,小石子进到水面的角度。一个会打水漂的人,可以让小石子在水面上反复弹跳,而小石子的飞行速度也会在一次次跳跃中慢慢减速。嫦娥六号返回器也是这个道理。

当返回器以一个特殊的角度切入大气层后,大气层会给返回器一个向上的推力,返回器在力的作用效果重新被弹射回太空中,并进行二次切入。而此时返回器的速度已经有所下降,从第二宇宙速度的每秒10.9公里下降到了每秒7.9公里的第一宇宙速度。

而此时的速度与大气层以及空气摩擦所产生高温,已经在特殊耐热材料可接受的范围内了,虽然最后的结果依然是返回器表面出现大片黑色烧焦状况,但是内部的样品已经完美的保存下来了。

通过观看整个返回过程我们可以看到,冲出大气层的返回器也不是垂直降落到地面上,而是在降落伞的帮助下,如同落叶的运动轨迹一般返回到地面,这也是设计师在最后环节再次对返回器进行保护的做法。

嫦娥七号又会有什么惊喜呢?

就在嫦娥六号携带着月球土特产返回地球的那一刻,全世界沸腾了,不仅是因为返回器精准的降落在预选的区域内,更重要的是,人类终于有了月球背面珍贵的土壤标本。

在月球背面取材的创始者就是中国,当其它国家因信号传输问题而放弃月球背面时,只有中国迎难而上,创新性的研发出了鹊桥中继卫星,在才让地球和月球背面建立了联系。

随后嫦娥四号的成功月球背面着陆,正式为人类揭开了月背的神秘面纱。而此次嫦娥六号所搭载的中继卫星已经是第二代升级版,升级换代的设备成功帮助嫦娥六号采集到月背土壤,并运回地面。

嫦娥六号项目的成功,不仅仅对中国来说具有极大地鼓舞作用,现在世界上的其它国家也在纷纷盯着这些月背土壤标本,可见这些物料是多么的珍贵。不过嫦娥六号的成功却不是中国探月月球的终点,反而这是一个全新的起点。

2026年即将发射的嫦娥七号可能会再一次让我们看到中国的航天实力。与六号不同,嫦娥七号此次取消中继卫星的搭载任务,这大大的给火箭减了负,让火箭在发射的过程中变得更加自主和优雅。

另外根据项目负责人的发言,我们得知嫦娥七号探测器在探测的过程中会采用飞越式的运动方式,去到月球背面南极区域的阴影坑中,近距离的探测坑内是否存在冰水或者是液态水资源。

说不定在两年后,地球上的人类能够亲自感受到来自月球的水资源,这对于人类研究月球诞生和演化来说,是十分重要的条件。

说起中国的探月精神,稳扎稳打,不断革新便能概括,从嫦一到嫦六,中国用实力锁住了全世界的目光,当下就连美国、俄罗斯这些航天大国,都在眼巴巴的等着中国采集回来的月背资源,可见中国强势的探月实力。

相信未来,在中国的带领下,人类对于月球的探索会越来越深入,这位陪伴人类千百年的老朋友的真面目,很快就会呈现在人类面前。

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