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科普:別瞎吹!日本隼鳥2號探測器技術(shù)水平遠不如嫦娥五號探測器

 xiaopanglang 2022-07-05 發(fā)布于山東

今日,日本隼鳥2號小行星探測器成功返回地球,而我國的嫦娥五號月球探測器也已經(jīng)完成月球采樣任務,即將返回地球。一時間,網(wǎng)絡上關(guān)于“日本隼鳥號探測器和我國嫦娥五號探測器誰的技術(shù)含量更高”的討論格外熱烈。很多人說日本隼鳥號探測器飛行距離比地月距離遠得多,認為日本隼鳥號探測器技術(shù)含量更高。實際上這個說法是完全是不經(jīng)過思考的瞎吹!

科普:別瞎吹!日本隼鳥2號探測器技術(shù)水平遠不如嫦娥五號探測器

長征5號運載火箭發(fā)射嫦娥五號月球探測器現(xiàn)場照片

說一千道一萬,不如比比看。

一、隼鳥2號小行星探測器。

科普:別瞎吹!日本隼鳥2號探測器技術(shù)水平遠不如嫦娥五號探測器

日本隼鳥2號小行星探測器

隼鳥2號參數(shù)介紹:

隼鳥2號的重量為609公斤,安裝了四臺遙感成像儀器。其中,光學導航相機(ONC)與我們一般概念中的攝像機的工作原理基本相似,在隼鳥2號飛行和著陸的過程中承擔探測器“眼睛”的任務,用所拍攝的圖像為飛船導航。而近紅外光譜儀、熱紅外成像儀等科學儀器,則可以利用肉眼無法識別的紅外信號,對龍宮小行星表面的物質(zhì)成分和溫度進行探測。此外,還有一臺光學雷達,可以向小行星表面發(fā)射激光,通過測量激光反射回探測器所需的時間獲取小行星的地形地貌數(shù)據(jù)。

隼鳥2號上攜帶的小行星巡視器并沒有安裝輪子,而是采用“跳躍”的方式運動,動力來自于其內(nèi)部的飛輪產(chǎn)生的力矩,通過改變力矩的方向和大小可以控制跳躍的速度和方向。

值得一提的是隼鳥2號的登陸器是法德提供的,離子推進器則是美國提供的。實際上這臺小行星探測器并不是真正的日本國產(chǎn)探測器。

隼鳥2號探測目標簡要介紹:

釋放2個著陸器到直徑約900米的“龍宮”小行星表面上,并通過金屬彈丸轟擊小行星,并趁機收集轟擊濺射的微量小行星物質(zhì),再返回地球做進一步研究。本身引力極小,電推發(fā)動機都足以擺脫它的引力束縛。

隼鳥2號技術(shù)難點:

1、深空測控、通訊技術(shù),難度極大。

2、采樣封存技術(shù),難度很小。

3、再入大氣層技術(shù),難度較大。

點評:隼鳥2號最大的技術(shù)難點在于深空測控、通訊技術(shù)。如何實現(xiàn)超過3億公里以上超遠距離的精準測控、通訊是隼鳥2號本次探測任務的最大難點。

由于“龍宮”小行星實在是太小了,它表面的引力幾乎可以忽略不計,著陸、起飛相當于在太空中和某個衛(wèi)星對接、分離,可以理解為是發(fā)射一個航天器去和另一個在太陽軌道的"航天器"對接。

科普:別瞎吹!日本隼鳥2號探測器技術(shù)水平遠不如嫦娥五號探測器

隼鳥2號探測器返回艙回收作業(yè)現(xiàn)場照片

至于長期20Km距離伴飛的小行星、兩次自主下降、懸停、調(diào)整姿態(tài)、觸地著陸采樣、釋放兩個巡視器和1個著陸器、轟擊小行星表面、濺射物質(zhì)取樣等步驟均屬可以納入深空測控、通訊技術(shù)范疇。試想一下,如果沒有精準的測控、通訊技術(shù),連隼鳥2號探測器飛到哪里都不知道,更不用說和小行星的精確距離。不夸張的說,實現(xiàn)這個功能對深空、測控技術(shù)的要求堪稱史無前例,難度極高!

二、嫦娥五號月球探測器。

科普:別瞎吹!日本隼鳥2號探測器技術(shù)水平遠不如嫦娥五號探測器

嫦娥五號著陸器和上升器。

嫦娥五號參數(shù)介紹:

嫦娥五號探測器總重8.2噸,由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成。后續(xù)在經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行后,著陸器和上升器組合體將與軌道器和返回器組合體分離,軌道器攜帶返回器留軌運行,著陸器承載上升器擇機實施月球正面預選區(qū)域軟著陸,按計劃開展月面自動采樣等后續(xù)工作。

嫦娥五號探測目標簡要介紹:

在月球表面實現(xiàn)軟著陸,通過無人采樣機構(gòu)鉆取月球表面2米深的月巖或月壤以及抓取月球表面土壤,封裝后通過上升器上升至月球軌道和軌道器交會對接,將返回艙轉(zhuǎn)移到軌道器,再攜帶樣品返回地球做進一步研究。月球是一顆直徑為3476.28千米的地球衛(wèi)星,表面引力為地球表面引力的六分之一左右,最低環(huán)月速度為1.68Km/s,地月軌道最低轉(zhuǎn)移速度為1.8Km/s。

嫦娥五號技術(shù)難點:

1、深空測控、通訊技術(shù),難度中等。

2、月球表面軟著陸技術(shù),難度極大。

3、無人取樣、封裝技術(shù),難度較大。

4、太空交匯對接技術(shù),難度很大。

5、無依托火箭發(fā)射技術(shù),難度較大。

6、再入大氣層技術(shù),難度較大。

點評:嫦娥五號由四個部分組成,每個部分都是一個復雜的系統(tǒng)工程,每個部分都要進行復雜的自動化操控,這就要求每個部分都必須攜帶大量用于姿態(tài)調(diào)整的不同推力等級發(fā)動機,并且每臺發(fā)動機都必須能做到精準調(diào)控控制。據(jù)報道,嫦娥五號月球探測器總計攜帶77臺不同型號的發(fā)動機!數(shù)量之多簡直令人咋舌!可見嫦娥五號月球探測器有多么復雜!

據(jù)統(tǒng)計,在美、蘇合計25次成功進入環(huán)月飛行的軟著陸探測器中,有7次著陸失敗。其中蘇聯(lián)共嘗試軟著陸12次,失敗5次。美國共嘗試軟著陸13次,失敗2次。如果排除有人操縱的阿波羅飛船,美國共嘗試“勘探者”無人探測器著陸7次,失敗2次。總體來說,美蘇合計的無人探測器軟著陸成功率只有63.5%。只有我國三次軟著陸均成功,說明我國的行星表面軟著陸技術(shù)已經(jīng)很成熟。但這項技術(shù)并不簡單,對其他國家來說,月球表面軟著陸仍然是一項難度很大的技術(shù)。

據(jù)報道,2019年4月和9月,以色列和印度兩個國家曾分別往月球發(fā)射過著陸探測器,最終都因為探測器的姿態(tài)控制失衡導致任務失敗。

至于太空交匯對接技術(shù),目前僅有美、俄、中三個國家掌握這項高難度技術(shù)。由此可見,這項技術(shù)難度有多大。無依托火箭發(fā)射技術(shù)同樣是一項技術(shù)難度很大的技術(shù),有興趣各位可以自行了解。

科普:別瞎吹!日本隼鳥2號探測器技術(shù)水平遠不如嫦娥五號探測器

嫦娥五號月球探測器無人取樣返回全過程示意圖

當年美國的阿波羅登月飛船一樣是由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成的,只是缺少嫦娥五號的2套無人取樣機構(gòu)、1套封裝機構(gòu)、1套轉(zhuǎn)移機構(gòu),技術(shù)復雜度更低。實際上,如果將嫦娥五號放大,將返回艙換成載人返回艙,這就是一個完整的中國版“阿波羅”登月飛船。雖然現(xiàn)階段我國缺少土星五號這種級別的重型運載火箭,無法一次性發(fā)射載人登月飛船,但若真的有必要,我國可以采取多次發(fā)射,利用太空交匯對接技術(shù)組成一個完整的載人登月飛船。因此,理論上來說,嫦娥五號探測任務成功以后就標志著我國已經(jīng)具備載人登月的各項技術(shù)能力!

總結(jié):

日本隼鳥2號小行星探測器從技術(shù)復雜度來說,遠遠不如我國發(fā)射的嫦娥五號月球探測器。值得肯定的是,隼鳥2號小行星探測器所需的深空測控、通訊技術(shù)難度堪稱史無前例,技術(shù)含金量很高。然而這項技術(shù)并非日本自己研發(fā)的,而是依靠美國的。當然,此次任務也體現(xiàn)了日本自動化控制技術(shù)具有很高的水平。

我國的嫦娥五號月球探測器,所有關(guān)鍵技術(shù)均為自主研制。雖然本次任務所需的深空測控、通訊技術(shù)難度遠不如日本隼鳥2號小行星探測器,但全套測控、通訊系統(tǒng)均為自主研制。此外,我國已經(jīng)發(fā)射了火星探測器,這就意味著我國已經(jīng)具備3億公里以上的深空測控、通訊技術(shù)。整體深空測控、通訊技術(shù)和美國即使有差距,也不會有非常大的差距。

科普:別瞎吹!日本隼鳥2號探測器技術(shù)水平遠不如嫦娥五號探測器

天問一號火星探測器

最后,預祝我國嫦娥五號返回艙成功在內(nèi)蒙古預定地點著陸!預祝我國的“天問一號”火星探測器任務取得圓滿成功!

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