嫦娥五号“取货”将返回,进展神速只因这个方案(图)

2020 年 12 月 1 日晚上 11 点多，嫦娥 5 号已经在预定地点着陆，整个过程很顺利。我看到有个外国网友在视频下面留言，很愤怒地说：“该死的，比大多数亚马逊都快”。有人还在旁边帮腔，“你怎么把实话说出来了！” 下边还有一堆中国网友告诉他：你不妨试试淘宝啦。还有人推荐顺丰……什么叫软实力？就是要别人羡慕嫉妒恨嘛。


　　嫦娥 5 号工作非常辛苦。在月球表面顺利着陆之后几个小时，它就开始了取样工作。首先就是在月球上打洞。我们上次已经讲过在月球上打洞的问题。据我知道的消息，嫦娥 5 号只打到 1.5 米的深度，并没有达到 2 米。据说打洞的过程和把样品送进罐子里的这个过程堪称一波三折。航天方面，就没有哪件事是没难度的。


　　嫦娥五号着陆器上的机械臂展开示意图（来源：神舟传媒） 　　这次取样抓取的是一个完整的圆柱。从地面开始，一直到地下 1.5 米深度，要取出完整的一整条，地层的顺序是不能搞错的，这样才有科研的意义。这么一长条要送进罐子里保存，肯定需要折叠起来。


机械臂采样示意图（来源：装备科技） 　　苏联的月球 24 号是在钻杆内部装了一个软管。用软管包裹着一长条完整的样品，就像根细香肠一样。从钻杆里抽出来，像蚊香那样盘起来，放进了储存罐。嫦娥 5 号的办法也差不多。具体的情况，有关部门还没透露。不过没关系，以后我们肯定会了解到详细情况的。 　　按照计划，12 月 3 日的晚上，上升段将要点火起飞，离开月球表面。从起飞到找到停在轨道上的环绕器，需要花上 3 天的时间。接下来就是重头戏，两个航天器在无人的情况下自动交会对接。如果真的一切顺利，这将是人类的航天器在地球引力范围之外的第一次对接。


　　嫦娥五号上升器带着样品离开着陆器示意图（来源：神舟传媒） 　　嫦娥 5 号的工作流程和阿波罗登月的流程非常相似。目前看来这是一个最优化的流程。但是当年这个方案在美国 NASA 内部并不受重视，一直是被边缘化的一个方案。 　　美国人在讨论登月计划的时候，最开始大家普遍看好直接登月计划，要研制一个重达 5000 吨的超级火箭 C-8。第一级要用 8 台巨大的 F1 发动机，第二级用 5 台。靠这个巨大的火箭直接把登月飞船送到月球表面。反正一来一回，全靠蛮力。不需要玩儿什么对接，毕竟当时还没有对接技术。


　　C-8火箭比土星5号大多了 　　但是，这个方案并不靠谱，贵得要死，火箭还未必造得出来。再说了，这么大的一坨压到月球表面，月球万一陷进土里怎么办？月球上可没有设施完善的发射场。所以马歇尔太空中心的冯·布劳恩更喜欢地球轨道对接的方式。这个办法甚至不需要土星 5 号这个级别的火箭，可以像蚂蚁搬家一样，用小火箭发射很多次，在地球轨道上对接成一艘大飞船，然后去月球。 　　当然，也有一种月面汇合方案。那就是事先发射火箭，带着燃料降落在月球表面打前站，再等着登月火箭下来加油。可是万一载人登月的火箭落得比较远，位置不对，什么加油计划都泡汤。宇航员就回不来了。所以这个方案是最先被放弃的。 　　最后，有技术人员提出了月球轨道对接方案，也就是我们现在使用的这个方案。全过程我前边的视频已经讲得比较清楚了。这个方案的难点是要在月球轨道完成对接，难度和风险比较大。在地球轨道对接，如果出了问题，大不了回家，毕竟距离近。如果在月球轨道对接失败，宇航员就回不来了。


　　上升器与轨返组合体在月球轨道交会对接示意图（来源：航天八院） 　　但是这个方案的好处也很多，比如不需要把那么大一坨东西降落到月球表面，减少了能量的损失，土星 5 号足以胜任。登月舱上升段拿下降段当底座，离开月球表面的时候不会吹起大量的月壤，不会弄得灰头土脸。而且登月舱大小适中，刚好可以当作救生艇使用。综合各方面的考虑，最后这个方案胜出。布劳恩放弃了自己早期的想法，转而支持了月球轨道汇合方案，这个方案最终成了阿波罗计划载人登月的标准流程。 　　美国人足足讨论了 3 年，看上去花了很多时间，显得磨磨唧唧，但是他们对所有的利弊进行了权衡，已经把事情想得非常透彻。他们的确是寻找到了最优的方案，为日后的顺利登月铺平了道路。 　　嫦娥 5 号显然也是按照这个流程走的，可以说是在为日后的载人登月积累技术。那时，我们也将摸到航天技术的最前沿。在那种情况下，我们再也没有什么前人可以借鉴，我们迈出的任何一步，都是前人没走过的路，敢问路在何方，路在脚下。


　　嫦娥五号轨返组合体飞近地球示意图（来源：航天八院）