嫦娥六号归来变“黑球”,为何降落时会剧烈燃烧,而升空时不会?

星空承载梦想 2024-07-06 14:40:15
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现代科学认为,人类诞生于200多万年前,当时地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类是地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,人类之所以能够有如此之快的发展速度,主要是因为在人类科技发展的历史上出现了很多伟大的科学家,比如说牛顿、爱因斯坦、哥白尼、霍金、伽利略等等,如果没有这些科学家的出现,人类的科技发展可能会倒退几百年的历史,从人类走出地球之后,人类对宇宙充满了好奇心,目前由于人类科技的发展,现在人类还无法飞出太阳系,只能够在太阳系内进行研究。而且月球是距离地球最近的一颗天体,也是人类探索最多的一颗卫星。

月球这颗地球的天然卫星,虽然表面看上去非常荒凉,但是它对人类的重要性非常大,首先月球对人类的科学研究具有极其重要的价值,它是研究地球起源和演化的“最佳标本”,由于月球几乎没有大气和地质活动,其岩石受损程度很小,在那里研究月球岩石相当于研究地球39亿年到40亿年前的标本,通过研究月球,我们能够知道更多地球早期的信息,人类对月球的研究起源于1609年,当时伽利略首次用天文望远镜观测到月亮,使得人类对月球正面的地形开始有了详细的了解,到了1957年的时候,前苏联发射了人类第一颗人造卫星,解决了将人造物发射到太空的基本技术,1959年,前苏联成功发射月球1号探测器,从距离月球5965公里飞过,1959年10月,月球3号获得了月球背面的图像,这是人类首次拍摄到月球的背面。

其中,人类载人航天史上最著名的篇章当属 20 世纪六七十年代的登月竞赛:1968 年 12 月,土星五号火箭将“阿波罗 8 号”飞船发射到绕月轨道,这是人类历史上第一次近距离观测月球。1969 年 7 月 20 日,阿波罗 11 号将阿姆斯特朗和奥尔德林送上月球,实现了载人登月的伟大壮举。从 1969 年 7 月至 1972 年 12 月,美国宇航员先后完成 6 次登月,把总计 12 人送上月球,总共带回月球样品 381.7 千克。不过随着我国科技的进步和发展,我国也开启了登月计划,我国的探月工程开始于2004年,分为“无人月球探测”载人登月和建立月球基地三个阶段,目前已经取得了第一阶段的成果,2007年10月24日,嫦娥一号绕月探测器发射升空,于11月5日实施第一次近月制动,成功被月球引力捕获。

随后顺利进入月球轨道绕月飞行,并在2008年7月1日完成全月球影像数据的获取,它于2009年3月1日受控撞击月球完成着陆,后来到了2010年10月1日,嫦娥二号作为探月二期工程的技术先导星发射升空,它对新技术进行了试验验证,获得了丰富和准确的探测数据,2013年12月2日,嫦娥三号由长征三号乙运载火箭送入太空,当月14日成功软着陆于月球雨海西北部,并搭载着月球车玉兔号,它们拍下了彼此的身影。嫦娥三号着陆器和月球车调查了着陆区与巡视区月表地形地貌、地质构造、月表物质成分、月球内部结构以及可利用资源等,还开展了月基光学天文观测。2018年嫦娥四号发射升空,2020年11月24日,嫦娥五号发射升空,开展采集月球样本任务。

前段时间我国的嫦娥六号成功发射,这次任务实现了“三大技术突破”和一项世界第一,首先它突破了月球逆行轨道设计和控制技术:嫦娥六号要进入近地点200公里、远地点大约是38万公里的地月转移轨道,由于太阳始终直射在月球赤道附近区域,若采用嫦娥五号的环月顺行轨道方案,探测器在月球南半球着陆,原本朝阳的一侧会处于阴影当中,这将会影响采样过程中的能源供给,针对这个难点,科学家为嫦娥六号设计了环月逆行轨道方案,通过调转飞行轨道的方向,化解了因采样区位置变化带来的朝向变化问题,相比于嫦娥五号,嫦娥六号的月面采样时间大幅度压缩,因此采用了质能化采样,提供了效率节省了时间,此前人类共对月球进行了10次采样,都位于月球正面。而嫦娥六号实现了背面采样返回,创造了中国航天的世界记录。

前几天嫦娥六号返回器携带月球背面珍贵土壤返回地球,这标志着我国探月进程又迈进了一步,不过嫦娥六号返回器回到地球之后,表面被猛烈的燃烧过,大片区域已经变成了黑色,这是为什么呢?其实在火箭升空的过程中,探测器是位于火箭的前端,与完全暴露在空气中的返回器不同,发射时探测器的外部有整流罩的保护,而且地球的大气层非常浓厚,在一定程度上给了火箭一个强大的阻力,这就导致火箭在完全冲出大气层之前,速度相对较慢,和大气层的摩擦程度减小,在加上整流罩的隔绝,探测器会处于一个非常稳定的状态,当火箭冲出地球大气层之后,速度就会提升,这时候整流罩就会脱离探测器,给探测仪一个自由发挥的空间,直奔月球轨道,这也是为什么在整个发射过程中,探测器能够一直呈现稳定的状态。

相比较来说,返回器就没有这么幸运了,由于外部没有任何保护,返回器只能够硬着头皮冲进大气层,朝着地面降落,由于载入速度很快,和大气层产生了极其强烈的摩擦,嫦娥六号从月地转移轨道返回地球时,速度将近第二宇宙速度,高达每秒10.9公里,这么快的速度进入大气层,会和空气发生极为剧烈的相互作用,从而产生极高的温度,为了能够让返回器的速度有效降下来并减少气动热效应,以保护返回器内宝贵的月球背面样品,嫦娥六号返回器采用了特殊的放热材料,并且其返回过程采取了“打水漂”式的再入大气层的方式,尽管返回器的表面会因为摩擦产生高温而出现大片黑色烧焦状态,但是内部的样品能够得以保存下来,这样返回方式是中国航天科技人员经过精心设计和充分准备的。

通过观看整个返回过程我们能够看到,冲出大气层的返回器也不是垂直降落在地面上,而是在降落伞的帮助下,如同落叶的运动轨迹一般返回到地面,这也是设计师在最后环节再次对返回器进行保护的做法,这次嫦娥六号携带回来了1935.3克月球反光材料所构成的月球样本,这是我国第一次收获到月球样本,看到这里,可能有一些朋友会产生一个疑问,就是月球土壤有什么作用?之前嫦娥五号带回的月球土壤样本将月球的地质活跃期延长了大约10亿年,填补了现阶段月球岩石样本年龄的空白期,为研究月球的火山活动和演化提供了新的依据,而且月壤的研究对于探索宇宙的奥秘具有非常重要的意义,它能够了解太阳系中更多的秘密。而且科学家还在月球土壤中发现了一种非常稀有的资源——氦-3。

氦-3是可控核聚变的主要燃料,使用的氢同位素氘氚,获取一公斤氘的成本折合人民币在2000元左右,如果从海水中提取,也存在丰富的含量,只不过是在提取的过程中,会在聚变中产生中子辐射,这个情况就是需要屏蔽该辐射的装备,因此就算能够从地球上获取这种能源,目前科学家们也不建议从海水中提取,至少目前的人类技术还是无法解决因此带来的辐射副作用。在我们地球内部也有氦-3,科学家认为地球上的氦-3都来自于太阳星云,因为在地球开始构成之时就存在,所以氦-3见证了地球形成的整个过程,一项来自于新墨西哥大学的研究表明,一种古老而珍贵的气体,正在从地球内部慢慢的释放出来,而这种气体就是氦-3。科学家经过计算得出,氦只有氦-3和氦-4这两种同位素,在地球所有的氦中。氦-3所占的比例只有百分之0.000137,而且这种气体每年都在逃离地球。

科学家通过计算得出,地球每年大约有2000克氦-3会从地球内部逃离,如果长久的发展下去,那么地球内部的氦-3就会全部消失,科学家认为,地球上的氦-3的主要来源有两种,第一种是地球诞生初期就存在了,第二种是来自宇宙中的射线,通过科学家的计算得出,目前地球内部还存在10^15克氦-3,而这些氦-3都是非常古老的,既然地球上的氦-3很难收集起来,所以科学家现在将目光放在了月球上,在月球表面的土壤中却可能蕴含着数百万吨氦-3,如果能够成功开采利用这些氦-3,将为人类提供几乎无限的清洁能源,彻底改变全球的能源格局,除了氦-3之外,月球上还存在大量的稀有金属资源,比如说稀土、钛等等,这些金属在地球上的储量是有限的,而且开采难度较大,但是在月球的特定区域可能相对集中。

这些金属在地球上的储量有限,且开采难度较大,但在月球的特定区域可能相对集中。未来,随着开采技术的不断发展,这些稀有金属的获取将为高科技产业提供重要的原材料支持,推动电子、航空航天等领域的创新和发展。然而,要实现对月球资源的开采并非易事,面临着诸多技术和工程上的挑战。首先人类现在对月球的探测还并不深入,而且想要载人登陆月球并不是一件容易的事情,毕竟月球环境和地球环境是不一样的,月球上面没有水资源、没有空气、昼夜温差巨大,人类想要在月球上生存,就必须对月球进行改造,比如说在月球上建立一部分基地,这样人类才能够在月球上长久的生活,而且开采月球资源需要很多大型设备,想要将这些大型设备运输到月球上,并不是一件容易的事情。

以目前人类的技术来说根本无法做到,或许在未来的几十年里,我们有望看到人类在月球上建立起初步的资源开采基地。这些基地将逐渐扩大规模,提高开采能力,为地球提供源源不断的资源支持。随着技术的不断进步和经验的积累,月球资源的开采将变得更加高效和可持续,为人类的太空探索和地球的发展带来巨大的利益。人类登陆月球只是人类探索宇宙的第一步,在浩瀚的宇宙中,太阳系也只是一个渺小的星系,在太阳系外面还有银河系,银河系的直径达到了20万公里,不过和浩瀚的宇宙相比,银河系就像是一粒沙子,目前人类能够观测到的宇宙直径达到了930亿光年,这还不是宇宙的全部范围,宇宙到底有多大?目前科学家还在积极的研究当中,小编认为,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开宇宙更多的奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

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星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章