嫦娥五号的月球之旅结束,还带回了传说中的“玉兔”!

月亮上真的有玉兔?北京时间12月17日1时59分,嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆时,却被一只活蹦乱跳的兔子“抢了镜”。

不过也有说法说是只狐狸,但不重要,重要的是,它成为了一只见证历史性时刻的小动物。

从11月24日成功发射到12月17日返回地球,嫦娥五号这趟“月球之旅”共经历了23天,至此,它圆满完成了首次从月球“挖土”的任务,可谓功不可没!

当搜寻队找到返回器时,第一时间给它全身贴满暖宝宝(密集恐惧症者慎看),生怕它冻着(内蒙古四子王旗当地温度低至-26℃)!

那么,这23天里,嫦娥五号到底经历了什么?

嫦娥五号:史上最重的无人探测器

聊嫦娥五号这趟“月球之旅”前,先来看看嫦娥五号无人探测器本身,以及运载它升空的长征五号火箭。

嫦娥五号无人探测器整体重量达8.2吨,粗略计算,相当于8辆小轿车的重量,它是当前人类无人探月史上最重也最复杂的探测器。

它由轨道器、返回器、着陆器和上升器四部分组成,这四部分组成各有各的职责,然后协作来完成这次探月计划。

轨道器相当于汽车的动力系统,负责往返此次月球之旅的动力供给,整个过程都“游走”在太空,不会着陆月球。

上升器和着陆器两者搭配工作,它们会一起与轨道器和返回器分离,然后降落月球,之后,着陆器负责完成打钻采样、机械臂抓取采样等任务;任务完成后,着陆器会将月壤(月球土壤)样本交给上升器,上升器会带着月壤样本离开月球,而着陆器则会留下,正式“移民”月球。

这期间,返回器都会与轨道器一起在太空“漫步”,等待带着月壤样本的上升器回来,与之对接;对接完成后,上升器会将月壤转交给返回器,然后再次分开。

分开后的上升器独自留在外太空,直到嫦娥五号地面控制中心执行命令,上升器才会落到月球,与着陆器相伴成为“月球居民”。

接下来,轨道器会带着返回器重返地球,到了地球上空,返回器会与轨道器分离,经过大气层,最终回到地面;而轨道器的燃料耗尽,只能留在地球外空飘荡。

刚刚提到,嫦娥五号探测器组合体达到8.2吨,对于运载它的火箭来说,可是一件不简单的事。所以,担此重任是目前运载能力最强大的运载火箭“胖五”——长征五号。

长征五号于2016年11月3日在中国西昌卫星发射中心文昌航天发射场首飞成功,有两个型号——基本型(CZ-5)和B型(CZ-5B),基本型是二级半构型,B型则是不加第二级的一级半构型,两者地球同步转移轨道和近地轨道运载能力将分别达到14吨级、25吨级。

两种型号的长征五号都是采用模块化设计,芯一级对应5米直径火箭芯级模块,芯二级对应5米直径火箭上面级模块,助推器对应3.35米直径火箭助推级模块。

有了如此强大的运载火箭,嫦娥五号才能顺利进入外太空,进行长达23天的“月球之旅”。

往返23天,时间都花在了“通勤”上?

虽然花了23天之久,但嫦娥五号着陆器和上升器在月球表面实际工作的时间只有19个小时,剩下的时间,都花在了“通勤”上。

11月24日4时30分,嫦娥五号“乘坐”长征五号运载火箭从文昌航天发射场正式出发,飞行约2200秒后,长征五号顺利将嫦娥五号送入预定轨道。

11月28日21时15分,嫦娥五号探测器飞行超过112小时后,进入环月轨道。距离月球越来越近,嫦娥五号便开始减速,直到相对速度逐渐低于月球逃逸速度,才能被月球重力吸引。

11月29日20时23分,再次减速后的嫦娥五号从椭圆环月轨道变为近圆形环月轨道。然后,着陆器和上升器与轨道器分离。

刚才说到,分离后的轨道器与返回器会继续留在环月轨道“游走”。

12月1日23时11分,着陆器和上升器成功着陆月球表面。

通过着陆器和上升器上的全景相机环拍,我们能清楚看到月球的“大地”。

接下来,着陆器和上升器便开始月球表面“挖土”任务,任务采用机械臂取样、打钻取样结合两种形式。

12月2日22时,约19小时,着陆器完成了月球表面采样,并将样品封装交给上升器携。需要注意的是,取样和封装等过程都是自动完成的。

12月3日23时10分,嫦娥五号上升器发动机工作约6分钟,成功进入预定环月轨道,这也是中国首次实现地球之外的天体表面起飞。

12月6日5时42分,上升器成功与返回器和轨道器在月球轨道交会对接,整个过程持续了6时12分,上升器将月壤样本转移到返回器;同样,这也是中国首次实现月球轨道交会对接。

12月6日12时35分,上升器与返回器和轨道器再次分离,返回器与轨道器开始返回地球。

12月17日1时12分,经过10天多的时间,嫦娥五号返回器和轨道器开始分离,分离后的返回器带着月壤样品落到地球。

最后,由那只兔子(还是狐狸?)守护着返回器,直到地面搜寻队的来临。

如此费劲,就为了挖几斤“土”?

你可能会有疑问,如此大费周章的将嫦娥五号送到月球,就是为了挖几斤“土”?

有研究过的朋友应该知道,地球土壤是岩石风化形成的细粒矿物质,还有有机质、水、微生物等涵盖其中。

但月球上是没有大气的,也没有水和生物活动,而是在太阳辐射和微陨石的轰击之下,月壤的物理性质发生改变形成的,也就是太空风化的过程。

关键是,由于月球没有磁场的保护,太阳风也会注入到月壤的粉尘颗粒表面。

事实上,月壤一大利用价值就在于太阳风。

氦-3是未来核聚变的可选燃料之一,而氦-3来源于太阳,地球上是没有的,因为地球磁场的保护,挡住太阳风的同时直接“过滤”掉了氦-3。刚才说了,太阳中的物质会以太阳风形式注入到月壤中,这就包括了氦-3,所以带回的月壤可以供核聚变使用。

除了氦-3,太阳风中还有其他来自太阳的物质,所以,通过研究“饱受阳光浴”的月壤,还可以来研究太阳的成分。要知道,月壤可是受到长达30多亿年的太阳辐射和太阳风的注入。

当然,月壤的研究肯定离不开月球本身,等人类完全了解月球的构成之后,将来在月球建立一个基地也不无可能。

公开信息显示,人类目前拥有的月壤,来自阿波罗登月计划的6次任务和苏联的3次月球号任务,前者从月球正面的6个不同地点采集并带回了382公斤的月球样品,其中约1/3是月壤,后者也采回了300克左右的月壤样品。

根据嫦娥五号此前的计划,这次会带回来的2千克多的月壤,可以想像,这对于月球的研究,其意义不言而喻。

虽然中国对于外太空的探索晚于美国等发达国家,但进步是值得肯定的。

中国探月工程总设计师吴伟仁说到,“2030年之前,我们将在月球南极建设一个科研站基本型…可以在月球上进行盖房子、打转、3D打印等工作。”啧啧… 你期待吗?