我国探月技术已经取得突破性进展,今年月背着陆采土也成为了全世界焦点。近日,美国媒体喊话中国,要求我国分享论文,将月基悬磁浮抛射返回系统技术研究发表在《自然》上。
月基悬磁浮抛射返回系统究竟是什么?美国难道没有这一技术吗?
中国新技术,月基悬磁浮抛射返回系统月球,是距离我们最近的一个地外天体,也是人类探索太空的第一个站点。自发明火箭以来,月球就成为了各个国家探测的第一个目标。
虽然月球跟地球有很大的不同,目前在上面也没有发现生命体,构造也跟地球有很大不同,但是却拥有丰富的钛、稀土金属等珍贵资源。
多年以来,各个国家也意识到月球对于探测太空极其重要。因此,中、美、欧洲以及印等国家都实行了探测计划。
我国近年来,也将月面基地建设作为长远目标来实行。一旦建立基地,将不仅仅停留在探测上,而是能够将月球作为一个基地,以便于探索更广泛的深空。除此之外,更加要将月球上的资源用起来。
地球上的资源是有限的,近些年来一直流传着“能源枯竭说”,人类每天需要消耗巨量的石油、煤炭、天然气等自然资源,总有一天会面临能源危机。而月球上这些丰富的资源若是能够为人类所用,那么或将彻底解决能源难题。
可是想要将月球资源“用”起来十分困难,如今各国还停留在探测上,如何将这些珍稀资源带回地球是一巨大问题。
对比起火箭能够承载着飞船、探测器等冲出地球而言,将月球上的资源带回地球难度更大。这受限于传统返回方式技术复杂、规模大、重复性差、经济性差等的,因此多年以来一直停留在“探”上,未能够将能源带回来,用起来。
对于开发月球资源并带回地球这一畅想很多国家已开始计划,美国提出2025年重新实现载人登月,2025-2030建立环月空间站、南极大本营,来达到月面持续驻留以及持续探月。
欧洲航天局也计划2025载人登月,并且建立月球基地,开始在表面开采矿藏,以求实现资源开发利用。
我国也不甘落后,2020年就提出了月球科研站,国际大科学等项目。
我们的目标是分步走的,首先基础工作做好绕月、落月、回地球等,显然这三步已经做到了,并完成的十分出色。
接下来的计划便是围绕着勘察、建基地、开发利用月球资源三步执行。总而言之,开发以及利用月球资源势在必行,也是必须要发展的趋势,如果我们不走在前面,就要被其他国家抢先了。
近些年来,我国开始研究试图攻破,在现有的返回基础上提出了另一可实性强的新技术——月基悬磁浮抛射返回系统。
或实现每年从月球带3-5吨“货物”?美国要求分享论文根据现有的技术以及进展,初步规划了一开发资源的系统性发难,包括机器人开采系统、月面能源系统(空间核电源、太阳能电池阵等)、月基磁悬浮旋转抛射返回系统。
其中,最关键的便是抛射返回装置,其中涉及旋转加速的返回器,能够让它达到逃出月球的速度,然后再精准控制进入月地返回轨道,达到回地球的目的。
这个过程看起来容易,但执行的技术难度大,需要多学科领域相融合,瓶颈多具有极大的挑战性。
目前我国已经有较为成熟的磁悬浮飞轮技术、空间电源以及超导磁悬浮技术,技术积累已具备月资源开发利用的基本条件,与此同时,我国的人工智能技术已经初步成熟,已应用于太空探索之中
只需要突破重型运载火箭技术以及地月之间的运输系统技术,即可彻底打开“任督二脉”,从而实现低成本月地资源运输。
整个系统方案已经初步形成雏形,由一个巨大的“同心圆”组成,其中包含复杂的各个模块构成,使用超导电机,既能够起到加速作用,还不消耗工质。
一旦能够实现技术性突破,我们便能够使用这一方案,每年成功从月球带回3-5吨的“货物”。
要知道,目前不管是美国还是俄罗斯,他们一次性仅能带回几百克的样本。现如今我国已经成功带回1.73KG样本,相对来说是更加高效的。
为了能够保证方案的可执行性,需要在地球上率先模拟系统的运行,经过多次实验并改进才能够将此应用。
试验时必须要保持装置在高真空状态,还需要设置安全防护,以确保载重回地球时能够安全减速,而做到回收利用的可行性。
现如今,国际上的确提出了不少开发资源的方案,但其成本太高执行起来并不划算,再加上技术性高等种种原因一直未能实施。
中国提出的这一技术,能够充分利用月面的环境等条件,能够大大降低成本,还能够可持续性使用,并实现高频发射、具有寿命长、无摩擦损耗等优点。
只需要消耗电能,就能够逐渐加速到冲出月球的速度,还能够精准地控制抛射角、速度。更重要的是,建设的规模小,在月面上施工相对较简单。
我国这一系统新技术提出之后,发布在了国内的相关期刊上,以便于国内的研究人员分享。美国得知这一消息之后急了,媒体开始喊话中国,要求我国将这一技术发布在《自然》上。
《自然》是英国创办的,是最有名的杂质之一,大部分国家的科学论文都会发表在上面,以此来提高知名度。但是分享在上面的论文,其他国家的人都能够查看,属于共享技术。
我们辛辛苦苦的研究的技术,自己还没能用上就跟其他国家共享,若是他们研发突破更早,岂不是亏大发了?
关键性技术已实现突破暂无瓶颈,实现指日可待不过,此技术攻克的难点还是挺多的。采用磁悬浮旋转抛射技术,那么意味着需要旋转臂,数十米的长度质量大,建造的规模大,难度也非常大。
其次,在磁悬浮条件下,悬臂末端线速高,产生的离心过载高速旋转,保持平稳也是一大难点。
为了能够简化架构,甚至免除返月器在返回轨道上姿轨调整,需要高精度抛射入轨,要求高于亚毫秒级,控制系统需要准确判断加速过程之中的姿态,也十分困难。除此之外,还需要考虑到月球上的温差、空间辐射、太阳辐射以及月壤静电等环境问题。
解决了月球上的返回系统问题之后,返回地球也需要保证平安无误才行。需要确保返回器进入地球之后能够一再减速,最后平安准确地落到着陆点。
不过,针对这些问题我国已经给出了具体的攻破以及解决方案,旋臂将会使用高强度、轻量化材料,譬如碳纤维来减轻重量,同时子啊结构上进行设计来减少其变形。
为了控制精度,采用电磁+机械负荷分离、压电陶瓷+机械复合分离等来提前触发开关,减少分离时间误差等。
对于月球环境问题,尽量先实时遥感观测来分析地形地貌,并结合资源来分布数据,选择合理的建设位置,做好前期准备工作。
在导航通信上,能够使用北斗导航、地面测控等联合服务,返回器包含综合电子模块以及载荷模块,针对性优化,降低质量增强负荷。
不管怎样,这一新方案的执行性非常强,既能够利用月球的环境,还可以实现低成本、高重复、高频次运输。且技术路径清晰,暂无技术瓶颈,技术复杂性相对较低,可实行性强。
相信在不久的将来,这一技术很快会应用在月球的开采上,让我们一起期待这一日早日到来!
大家对于美国媒体喊话中国公开论文如何看待?我们能够跟他们分享这一技术吗?