瀚海狼山:嫦娥5號(hào)的軌道器將先飛向金星,再去木星!|2021-01-02
新的一年已經(jīng)開始,牛年的腳步越來越近。瀚海狼山(匈奴狼山)在這里祝大家牛轉(zhuǎn)乾坤、牛氣沖天!祝偉大祖國蒸蒸日上,快速登上世界之巔! 嫦5的成功月球取樣堪稱完美,而和返回器一起從月球軌道返回地球附近的軌道器并沒有進(jìn)入地球大氣層燒毀。進(jìn)入大氣層打水漂返回的其實(shí)只有返回器。軌道器本身還在一個(gè)狹長的環(huán)繞地球的軌道上繞轉(zhuǎn),其近地點(diǎn)距離地面只有幾百公里,但是速度極快,接近第二宇宙速度,也就是每秒差不多能飛行11公里。其遠(yuǎn)地點(diǎn)距離地球30萬公里以上,仍然靠近地月引力平衡點(diǎn)。更重要的一點(diǎn),由于嫦5的成功如行云流水,一氣呵成,軌道十分精準(zhǔn),因此軌道器內(nèi)部的燃料居然剩余了300多公斤!而目前軌道器本身的剩余質(zhì)量已經(jīng)不大,有人估算全重還不到1.5噸,因此干質(zhì)比相當(dāng)不錯(cuò)。對(duì)一個(gè)剩余燃料超過300公斤,在地球附近最高速度接近11公里每秒的物體來說, 在近地點(diǎn)稍微開機(jī)加速,就可以脫離地球的引力束縛,進(jìn)入以太陽為軌道焦點(diǎn)的行星際空間,成為一顆有新拓展意義的行星探測器。實(shí)際上過去的嫦娥2號(hào)就已經(jīng)經(jīng)歷過一次完成本職任務(wù)后的二次新任務(wù)。曾經(jīng)和圖塔提斯小行星近距離交匯,在距離圖塔提斯小行星最近只有公里級(jí)的距離上,對(duì)這顆對(duì)地球有長期威懾的較大小行星首次近距離成像,徹底看清了其外形輪廓,對(duì)全球都有重大意義。此后嫦娥2號(hào)最遠(yuǎn)距離地球4億公里,又作為主動(dòng)信標(biāo),對(duì)新建成的深刻測控系統(tǒng)進(jìn)行了測試。有了這個(gè)成功的例子在前,看來嫦5的軌道器還會(huì)干一票更大的!今后很大概率會(huì)向金星進(jìn)發(fā)。金星是地球軌道以內(nèi)的大行星,和地球差不多大。在蘇聯(lián)探測器在金星著陸后,全球已經(jīng)幾十年沒有再對(duì)金星進(jìn)行近距離探測。嫦5的軌道器會(huì)先消耗少量燃料,進(jìn)入地日拉格朗日點(diǎn)L1,停泊300天左右,然后在探測窗口期,再消耗燃料直飛金星。不過剩余燃料不夠減速到被金星引力捕獲,成為環(huán)繞金星的衛(wèi)星程度。而是直接近距離飛掠金星進(jìn)行成像。上面的相機(jī)還可以拍攝高清圖像并回傳。 然后再繞過太陽。這樣就會(huì)被金星和太陽的引力彈弓大大加速,軌道遠(yuǎn)點(diǎn)會(huì)大大外延,因此下一步考慮再直飛木星,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過天問一號(hào),成為自家飛行軌跡最遠(yuǎn)的一個(gè)探測器。拉格朗日點(diǎn)又稱平動(dòng)點(diǎn),在天體力學(xué)中是限制性三體問題的五個(gè)特解。一個(gè)小天體在兩個(gè)大天體的引力作用下,在空間中的一點(diǎn)。在該點(diǎn)處,小天體相對(duì)于兩大天體基本保持靜止。這些點(diǎn)的存在,由瑞士數(shù)學(xué)家歐拉于1767年推算出前3個(gè)。法國數(shù)學(xué)家拉格朗日于1772年推導(dǎo)證明剩下的2個(gè)。在每個(gè)由兩大天體構(gòu)成的系統(tǒng)中,按推論都有5個(gè)拉格朗日點(diǎn),其中L1、L2、L3在都在兩個(gè)大天體的連線上。L1在兩個(gè)大天體之間;L2在偏小天體一側(cè)的延長線上;L3在偏大天體一側(cè)的延長線上。但是這3個(gè)點(diǎn)都不能長期穩(wěn)定。只有L4和L5有兩個(gè)是穩(wěn)定的。每個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)同兩大天體所在的點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)等邊三角形。即小天體在該點(diǎn)處即使受外界引力的攝擾,仍然有保持在原來位置處的傾向。1906年首次發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)于木星軌道上的小行星,既特洛依群小行星群,在木星和太陽的作用下處于拉格朗日點(diǎn)L4上。證實(shí)了前面理論推導(dǎo)的科學(xué)性。
太陽和圍繞他旋轉(zhuǎn)的主要大行星之間。地球和月球之間都有各自系統(tǒng)的拉格朗日點(diǎn)。由于拉格朗日點(diǎn)的相對(duì)穩(wěn)定性,成為天然的軌道資源。比如鵲橋中繼衛(wèi)星就被發(fā)射到了地球月球系統(tǒng)的其中一個(gè)拉格朗日點(diǎn)上。拉格朗日點(diǎn)由于不需要多少能量就可以長期維持軌道。因此也是太陽系內(nèi)行星際飛行重要的臨時(shí)停泊點(diǎn)。而地球和太陽之間的拉格朗日點(diǎn)L1,距離地球150萬公里,在地球和太陽之間。這樣嫦娥5號(hào)軌道器將是第一個(gè)在地日系L1附近長期停泊的人類飛行器。在這里停泊大約300天之后,就可以消耗最低的燃料量進(jìn)行加速,然后飛向金星軌道附近,最終飛掠金星進(jìn)行近距離拍攝。回頭在綜合引力彈弓作用下,轉(zhuǎn)而飛往木星系統(tǒng)。為將來木星深空探測計(jì)劃探路。由于木星引力極強(qiáng),嫦5軌道器有可能再被木星加速而直奔太陽系之外。到了這個(gè)階段,已經(jīng)屬于在太陽系內(nèi)外不需要什么燃料就可以做長途飛行。星際遠(yuǎn)航不用槳,全靠浪! |
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