空间站|被烧得几乎面目全非,嫦娥五号返回舱回来时究竟经历了什么?( 二 )


2007年10月24日嫦娥一号卫星成功发射 , 它的任务是全面拍摄月球影像数据 , 并且将数据传回地球 , 2008年7月1日 , 它圆满完成了这项任务 。
欧阳自远在后来的采访中提到 , 美苏之前的探测器发射失败原因都是探测器并未被月球引力捕获 , 所以擦身过去 , 在外太空流浪了 。 他们担心嫦娥一号也会如此 , 不过最后嫦娥一号不负众望成功绕月飞行 。
有了一个成功的开头之后 , 嫦娥二号、三号、四号、五号都相继飞上了月球 , 并且创造了许多记录 , 比如说嫦娥三号创造了在月球表面工作最久探测器的记录 , 嫦娥四号的月球背面软着陆让人类第一次看到了月球背面的模样 。
而嫦娥五号的成功发射和返航则实现了中国航天史上的“五个首次” , 此外嫦娥五号带回来的月壤有1731克 , 这是自1976年前苏联的探测器月球24号返航之后 , 第一个探索月球并返航的探测器 , 因此此次嫦娥五号的返航可谓是世界瞩目 。
嫦娥五号的旅行
2020年11月24日4时30分 , 于众人期待之下在海南文昌发射场的长征五号火箭搭载着嫦娥五号成功发射 , 将嫦娥五号探测器送入了地月轨道 。
12月1日 , 经过七天飞行的嫦娥五号成功在月球的吕姆克山脉着陆 , 并在第二天开启了自己的“挖土”之路 , 嫦娥五号肩负着我国探月工程三个步骤“绕、落、回”中的回 , 可以说任务非常艰巨 。
而这次探月返乡之旅当然不能空手而归 , 所以抓紧时间采集月球土壤也是它的任务之一 。
12月3日时它将装有土壤的上升器送入了轨道之中 , 到了12月6日 , 上升器在轨道中与返回舱顺利对接 , 至此嫦娥五号的返回之旅正式开启 。
由于检测返回降落等因素综合考究 , 让返回舱组合体又进行了6天的绕月旅行 , 12月13日时成功点火进入月地转移轨道当中 。
新闻报道中都称这次返回是“打水漂”式的 , 那是因为嫦娥五号返回中连着两次进入了大气层 。 第一次进入时在距离地面60公里是借助大气升力又弹回去了 , 没错就是快到地面时又弹回了太空 。
第二次进入大气层之后才将降落伞打开 , 12月17日1时59分时在内蒙古四子王旗着陆场完成着陆 。
着陆过后 , 航天工程师们检查了返回舱情况以装有月壤的压缩罐情况 , 确认完好无损之后 , 便开启了“拆快递”的工作 , 最终统计带回月壤1731克 , 比当年美国的阿波罗号带回来的还有四倍还要多一些 , 至此我国的首次月球采样并返回任务获得了圆满的成功 。
不过在新闻报道之下 , 许多人对于嫦娥五号返回舱的“惨烈”模样表示了疑惑 , 毕竟之前也看过载人飞船返回舱的样子 , 却没有嫦娥五号的这么严重 。
新闻画面中 , 起飞时雪白的嫦娥五号返回舱已经被烧的焦黑 , 那模样让人不免怀疑里面的月壤都被烤熟了 。 那么它在回来时到底经历了什么呢?
返回舱烧焦原因
经常关注航天新闻的读者们对于宇宙第一速度一定不陌生 , 这是如今地球向外发射火箭和人造卫星的重要基础 。 7.9km/s的速度已经是我们无法去想象的了 , 但是嫦娥五号回来时穿过大气层的速度已经接近宇宙第二速度 。
这就意味着在这个过程当中它承受了较第一速度几倍多的重力加速度 , 遭遇的“热障”问题也会更加严重 。
“热障”是返回舱在返回地球时遇见的一大难题 , 我们都知道要在降落时将返回舱的速度尽量降低 , 保证返回舱的安全 , 但是返回舱的速度降低就会导致返回舱外壳的温度不断升高 , 这就是我们看到嫦娥五号返回舱被烧得焦黑的原因 。
许多观看了电视直播的人会发现 , 直播中返回舱进入大气后像一颗火球 , 看起来是通红的 , 那就是因为热障效应 , 导致它在返回途中外壳剧烈燃烧 。
其实返回舱的外表返回之后是什么样子并不是科学家们重视的 , 最重要的是要保证内部的装置和携带的月壤不被烧坏 , 所以科学家们想到了一个办法 。
“以毒攻毒”的策略 —— 烧蚀防热:利用某些耐烧的材料(例如 , 炭化烧蚀材料)做成蒙在返回器外面的防热层 , 它在高温下会烧蚀掉一部分材料 , 与此同时也吸收了大量的气体热量 , 这样内部结构不再承受巨大的加热 。
所以我们看到返回舱回来后黑乎乎的样子 , 正是表面防热层碳化之后的表现 。
除了返回时速度高达10.9km/s之外 , 前文中提到了嫦娥五号的返乡之旅是“打水漂”式的 , 它曾经两次进入大气层 , 第一次进入时外壳就已经燃烧过了 , 在弹回太空中以后 , 第二次进入外壳再度燃烧 。