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天问一号和嫦娥五号,谁的技术更难一些?但它们只是垫脚石!

尽管国家航天局在7月17日宣布,“天问一号”垂直转运至发射区101发射工位后,将于7月下旬至8月上旬择机发射,但各位吃瓜群众都对7月23日发射非常有信心!当然2020还有一个重头戏也就是预计将在十月底发射嫦娥五号,两者任务有些类似,但又不完全一致,到底哪个技术含量高一些呢?

即将发射的天问一号

火星距离地球大约5500万千米,看起来并不是很远,但由于和地球公转轨道的速度差,两者大约每隔26个月才会靠近一次,因此2020年的火星靠近之年又成了火星探测的高峰年!

天问一号的组成和装备

天问一号有三大件,分别是轨道器、着陆器和巡视器,总质量约为5吨,其中轨道器质量为3.175吨,巡视器则为240千克,尺寸:2.0 m × 1.65 m × 0.8 m,分别完成火星探测和着陆巡视,将对火星土壤环境以及大气和水的分布与探测、火星生命的寻找,也将探测火星磁场与甲烷等与生命相关的关键信息。

另外环绕火星探测的轨道器也将完成着陆车和地球之间担任中继通信任务。巡视器还携带了探地雷达,调查火星地表下的土壤以及厚度与组成的成分,另外还搭载了导航相机、火星地标成分分析测试仪和多光谱相机,以及火星表面磁场探测的探测仪和火星气象测量仪!

天问一号如何登陆火星?

长征五号需要将天问一号送至地球轨道,然后在变轨到地火转移轨道,经过大约半年的飞行后,减速进入火星轨道,说起来容易,但事实上从地火转移轨道进入火星轨道的失败率很高,其中美国1992年9月25发射的的火星观察者号点火减速时失去联系,入轨失败。九十年代多个火星探测器比如日本的希望号、美国的火星气候轨道器、火星极地登陆者和深空2号等等,所以入轨火星是成功了一半!

另一半当然是登陆火星,因为天问一号组成是轨道器+着陆器+巡视车,轨道器留在火星轨道作为火星的卫星长期探测,着陆器带着巡视车着陆火星,轨道器还要起到后续探测的通信中继任务!天问一号则需要绕飞数月,再行登陆火星!而登陆火星中最难的就是“恐怖7分钟”!在人类试图登陆火星的13次火星探测中,能够安全度过这7分钟的仅有9次。

因为火星有一个薄薄的大气层,着陆器带着防护罩将以高超音速穿过大气层,而且需要在后期减速到460米/秒时的超音速下开伞,因此难度很高,最后还有抛弃降落伞,动力减速下降,悬停选定着陆点,直接登陆!

最后则是重头戏,巡视车从着陆器上驶下,据说最大可能命名为“赤兔”的巡视器将会在在着陆器上观察情况后再慢慢驶离!

下半年发射的嫦娥五号

发射嫦娥五号的也是CZ-5,不过这次只要第二宇宙速度脱离地球,到达38万千米的月球即可,而且CZ-5的地月转移轨道载荷达到了8.2吨,作为绕落回最后一个采样返回的任务,从月面返回将会难度增加不少!

嫦娥五号的组成

因为执行的是月面采样返回的任务,嫦娥五号有四大件组成,分别是轨道器、返回器、着陆器和上升器!各大件的功能就不多说了,看名称也就了解了!

任务的大致过程是这样的,CZ-5嫦娥五号送至地月转移轨道,大约4天后即可抵达月球,减速入轨,然后绕行探测月球,待选定地点后,着陆器和上升器的组合将会与主体分离,因为月球没有大气层,所以全程动力下降,一直到最后悬停阶段自主选择着陆场,确定后将直接降落!

和天问一号放出巡视器不一样,嫦娥五号会在探测后采集月面样品,以着陆器为发射台,直接升空返回月球轨道,与轨道器对接后,将样品转移至返回舱,然后返回舱脱离轨道器,进入返回地球的轨道!

值得一提的是返回器将以第二宇宙速度高速返回,并且它走的是2014年11月1日T1嫦娥五号的试验返回舱走的水漂弹道,这个控制要求比较高,一不小心就被弹回大气层外,再也无法回到地球!

两者相比,哪个技术难度更高?

两者难度都很高,但两强相比总有胜出的一方,那么它们的技术到底哪家强呢?

天问一号的难点:

距离遥远,通信延迟非常严重,登陆完全自主
火星登陆“恐怖7分钟”!13次试图登陆火星的探测中,仅有9次成功
超音速开伞:天问一号登陆器将在火星大气层中超音速打开降落伞
动力悬停规避、自主降落
巡视车驶离登陆器

嫦娥五号难点,嫦娥系列所有任务中大部分步骤都已经由三号和四号验证,剩余还有几项尚未验证:

月球表面采样
采样后上升器从月面起飞
月球轨道上上升器和轨道器对接

分离,变轨并返回地球轨道以及第二宇宙速度范围,T1飞行器已经验证!

与天问一号相比,除了巡视器驶离着陆器这个在嫦娥三号和四号已经验证外,其他都没有经过验证,从数量和通信难度上来看,天问一号完胜嫦娥五号!但嫦娥五号从月面返回同样在中国航天史无前例,难度同样非常高!

嫦娥五号的采样返回将会为火星采样返回做好铺垫,而天问一号的技术未来也将应用于火星采样返回,两者的综合将是未来火星探测重头戏的重要组成部分,对于中国航天来说,没有哪个更难,而是“雄关漫道真如铁 而今迈步从头越”!



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原文地址《 天问一号和嫦娥五号,谁的技术更难一些?但它们只是垫脚石!》发布于2020-7-22
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