12月6日,飞行里程超52亿公里的探测器带着样本回到地球
在这个12月份,我们人类将会迎来2份非常珍贵的外星样本,其中一份就是我们的嫦娥五号探测器从月球取回的月球样本,这是时隔44年以来,我们人类再次从月球取样的项目,最后一次月球取样已经是1976年的事情了。另一份样本则是日本的隼鸟2号探测器从遥远小行星带回的小行星样本,预计在2020年12月6日就回到地球了,它的飞行里程超过52亿公里了。
这两个探测器都是先飞到月球或者小行星附近,然后择机登陆取样,最后从这些天体表面起飞返回地球。整个过程是比较相似的,那这两个探测器从技术上来看,哪个更难呢?由于这两个探测器的尺寸、任务、目的地完全不相同,我们显然没法直接对比哪一个任务的难度更加大,只能通过不同的细节对比来分别了解一下难度差异。
隼鸟2号是一个探索小行星的探测器,它的尺寸相对较小,只有609kg;而嫦娥五号探测器是探索月球的探测器,重达8.2吨,从尺寸来看,嫦娥五号可以说是远远地超越了隼鸟2号探测器。尺寸的差异,也显示了运载火箭的能力差异,质量、尺寸越大,需要的火箭运载能力就越高。在尺寸方面,嫦娥五号完胜。
嫦娥五号的目的地是38万公里外的月球,我们人类对月球的认识相对较多,飞往月球的难度相对较小。而隼鸟2号探测器的目标是一颗距离地球大约3.4亿公里的“龙宫”小行星,从飞行里程来看,隼鸟2号探测器的飞行距离会更长一些。也是由于距离的差异,再加上两个天体的尺寸差异也非常大,我们抬头就可以看到月球,但是却很难发现“龙宫”小行星。当探测器分别飞往目的地时,寻找目的地的难度可能会有一些差异,在浩瀚宇宙中找到一颗小行星的难度会稍大一些。
不管是小行星还是月球,它们的质量都比地球小得多,所以它们的引力也比地球的更小,而月球的引力又比小行星的引力大些,所以,当探测器以相差不大的速度靠近月球、小行星时,两者需要减少的速度也大不相同。探测器进入环绕小行星轨道时,需要改变的速度差会更大,对探测器的制动能力要求可能会更高。当然,对于嫦娥五号这些探测器来说,在太空中减速也不是什么难事,毕竟,着陆器在着陆阶段能够直接将速度降至0。这一点,两个探测器的难度相当。
由于月球的质量更大,所以从月球起飞的速度会更大,探测器的上升器在点火升空以后,需要加速到1.68公里每秒才能进入轨道,然后与轨道器进行对接。而“龙宫”小行星的引力小得多,所以从小行星表面起飞会很容易,原则上来说,只要隼鸟2号探测器的发动机能够正常启动,就可以飞起来了。而且,隼鸟2号探测器并不需要在宇宙深处进行交会对接,在完成取样后就可以直接返回地球了。从这一点来看,嫦娥五号的难度会更大。
两个探测器都是去往外星球取样,但是它们带回的样本数量差异非常大,可以说是天壤之别。嫦娥五号探测器大约带回2公斤的样本。隼鸟2号前后飞行里程达到52多亿公里,有数据显示,这一次隼鸟2号带回的样本可能只有100毫克。其实当探测器着陆到小行星表面时,沾在探测器上的样本都有这么多了。
大家可别以为嫦娥五号探测器只带回2公斤样本,就觉得也很少。对于无人探测器来说,探测器的大小决定了能在外星球带回的样本多少。为了采集这些样本,探测器的采集机构重达几十公斤,如果想让样本的数量翻倍,那就会导致样本采集机构的重量大增。前面提到,隼鸟2号探测器只有数百公斤,装载样本的空间非常小,采集样本的机构也比较小。
从前面的分析情况来看,除了距离方面隼鸟2号探测器占优以外,其他的项目中嫦娥五号基本上都是完胜的。总的来说,嫦娥五号探测器的难度会更大一些。既然我们能够完成难度更大的嫦娥五号,那我们是否有能力探索小行星或者从小行星表面取样返回地球呢?
大家别看飞往上亿公里外小行星的难度似乎更大,就以为我们国家没有能力探索小行星。其实早在多年前,我们就已经有探测器对小行星进行了探索。
在2010年10月1日,我们国家发射了嫦娥二号探测器,经过数日飞行就进入环月轨道飞行。在完成月球探索任务以后,嫦娥二号探测器在2011年6月9日正式飞离月球,在2012年6月1日进入飞往小行星的转移轨道。经过近半年的飞行,嫦娥二号探测器来到了小行星“战神”的附近,与小行星近距离擦肩而过时,对小行星进行了光学成像。重要的是,嫦娥二号并不是一颗专门的小行星探测器,只是在完成探月后顺便去看看小行星而已。如果我们想专门发射一个探索小行星的探测器,简直可以说是轻而易举。
至于我们是否有能力登陆小行星、从小行星取样,理论上来说也是可行的。毕竟,登陆月球、从月球取样返回地球的难度不比从登陆小行星低。在不久的将来,我们也会展开小行星探索、取样的任务,不必去争谁更强,反正大家都掌握这样的能力,没有代差。