被质疑造假?嫦娥六号月面起飞:无火无烟,究竟是什么黑科技?

星辰大海评军事 2024-06-08 11:21:51

据中国探月官方给出的数据,6月4日7点38分,嫦娥六号上升器携带月球样品自月背起飞,3000N发动机工作6分钟,成功将上升器送入预定绕月轨道,预计在2天后将于环绕月球轨道的轨反组合体组合对接!

人类第一次月背采样已经成功打包到了月球轨道,各国媒体纷纷报道了这一激动人心的消息,然而在这喜庆时刻却有几个不太和谐的声音,质疑起了嫦娥六号上升器起飞阶段的一个视频,无火无烟就飞离月面了,如果不是造假的话难道用了什么黑科技?

嫦娥的上升级发动机:到底是什么黑科技?

地面火箭发射时不仅火光冲天,烟尘四起,而且还伴随着地动山摇的轰隆声,这个场景大家都是可以想象出来的,但嫦娥六号月面发射时却没有火焰,也没有烟尘,似乎不费吹灰之力就从月面起飞了,如下图:

各位别怀疑,这个刺眼的光芒是太阳,并不是火箭发动机的火光!所以才有部分网友质疑造假,但更多的网友绝对无条件相信嫦娥六号是正在月球上发生的事实,但却对这个场景也不甚理解,为什么上升器发射会出现如此场景?这个要从嫦娥的御用发动机开始说起了。

从嫦娥六号的结构到发动机子系统

嫦娥六号是嫦娥五号的备份星,因此从结构上来看两者几乎一模一样,只是嫦娥六号搭载了部分国际载荷,两者才有一些差别,但是从主体结构上来看无法区分的:

上图直接借用嫦娥五号的结构来说明嫦娥六号,这个探测器主要由如下几个组合构成:

轨反组合体:轨道器+返回舱;

着上组合体:着陆器+上升器;

在这个四个几乎独立的子系统中都有各自独立的发动机系统,发动机的大致配置如下:

轨道器+返回舱:1台3000N+姿态控制发动机(8台150N,18台25N,12台10N);着陆器:1台7500N变推力发动机+16台150N姿态发动机;上升器:1台3000N主发动机,8台120N、12台10N姿态控制与辅助发动机

各位看起来是不是有点懵圈,一个嫦娥六号探测器居然有77台发动机,可以想象这个发动机系统到底有多复杂,不过各位先别急,主发动机尽管推力与结构有些不一样,但原理都是一样的,主要了解一款发动机即可。首先来看看3000N的上升器发动机外形:

看着这发动机是不是有些懵圈?熟悉的朋友肯定已经知道了,尾喷管膨胀比如此之大是因为这种发动机是在真空中工作的,所以膨胀比很大。另一个让大家惊讶的是这种发动机外形如此简洁,与常见的发动机比如下图这种发动机完全不一样:

其实原因很简单,因为在月球探测器上使用的发动机,必定是使用可以多次“冷”启动,并且要几乎100%可靠的条件下正常工作,最适合这种的发动机叫做“挤压循环”,要理解这个不难,这个循环就是所谓的将燃料与氧化剂注入发动机燃烧室的过程,而挤压循环就是用高压氦气给燃料箱和氧化剂储箱加压让其“被迫”进入燃烧室工作。

这种发动机的燃料也是绝对可靠的肼类燃料,一般指的就是偏二甲肼与四氧化二氮,这俩兄弟见面不需要点火直接就能爆发性燃烧,从结构原理图上来看可以明显看到加压的管路,如下图:

上图是3000N发动机的模块配置图,其中绿色管路红色管路就会对接推进剂供应模块,如下图就能看到加压部分了:

上升器底部有四个圆圆的球体,这个就是燃料箱,当然还会有高压氦气的气瓶,几个分段模块的气瓶配置是有差异的:轨道器为4个53升气瓶,着陆器为2个80升气瓶,上升器为2个16升气瓶。

发动机工作时到底有没有大量烟雾与火焰?

介绍完了原理结构图,下文来了解下到底有没有火焰。我们都知道,偏二甲肼和四氧化二氮在燃烧时会产生红黄色的烟雾,这是高温下的氮与氧结合形成的二氧化氮,形成了红黄色的烟雾,推力越大,产生的红黄色烟雾就越浓,因此各位在看CZ-2F火箭发射时经常就是红黄色烟雾腾腾,因为CZ-2F火箭的主发动机YF-20的燃料就是四氧化二氮和偏二甲肼。

CZ-3火箭的一级燃料也是四氧化二氮/偏二甲肼

所以嫦娥六号上升器上同类燃料的发动机发射时也会产生红黄色烟雾?答案是肯定的,但实际情况却有些可能不一样:

这个视频是嫦娥六号的上升器在地面测试时的录像,为照顾全平台网友,下面是GIF图像:

确实也看到了红黄色的烟雾,但有一点可以确定的是很淡,只有淡淡的一缕烟雾,如果在近距离观看的话应该是分辨不出的!在地面测试是还因为存在大气压,因此烟雾扩散还比较慢一些,可视度更高,在真空下外加在火箭底部,这个烟雾应该是不可见的!

为什么火光也不可见?

其实是可见的,但因为在几乎垂直的方向,可视度反而会变低,另一个也是因为真空中火箭发动机喷出的羽流扩散的速度,可见度同样也会降低,但在飞到一定高度时尾部的火箭发动机就能看到发出的光芒了:

如果各位仔细看的话还能看到平台上被“吹走”的部分“杂物”,或者说是从平台导流槽中高速经过的气流。在着陆后分离的“月球小车”估计已经在月面高温下挂了,因此才没有从第三个角度拍摄的上升器视频,从那个角度看应该只会看到有气流,有可能会看到烟雾,应该无法看到尾部的火光,除非“程序转弯”后屁股对着摄像机方向,否则应该很难见到。

请注意上升器尾部正中的白色光斑与左下角的突然出现的羽流

这个起飞和当年阿波罗登月时起飞的视频应该有些类似,那个载人飞船起飞高达数吨,起飞的尾流与火焰会更大,阿波罗飞船登月舱用的也是肼类燃料,从烟雾与可视角度两个可比性是很强的:

起飞时平台上羽流飞溅的场景是看到了,但起飞后火焰却完全看不到,这点估计很多朋友都很纳闷,完全不知道是什么情况,但这次嫦娥六号也出现了类似的无火焰的现象,各位是不是要重新设置下开始思考的原点?

各国媒体对嫦娥的报道:超越美国已成为定局

嫦娥六号的采样历经钻取、表土与次表层土,目前是刚过了上升阶段,还要经过交会对接转移样品,接下来的环节就是6月6日的交会对接了,从嫦娥上升器的轨道来看,交会对接需要两个步骤,一个是将15 x 180千米的轨道拉圆,需要在远月点加速;另一个就是逐渐靠龙哥准备对接了:

上图是嫦娥五号采样后上升时的变轨过程,嫦娥五号和六号其实差不多,除了具体数值可能有些差异外各位完全可以参考,在交会对接后就是准备返回了,大致会有如下历程:

上图是发动机的各个工作阶段,有兴趣的朋友可以自行研究下,返回过程中还有月地入射以及轨道修正与分离等动作,一切顺利的话6月25日即可见到嫦娥六号的返回舱在内蒙古四子王旗着陆了。

各国媒体的报道:重新认识中国航天

嫦娥6号月背采样是近些年来的月球探测界的大事,全球媒体纷纷跟进报道,一直对中国航天活动带着有色眼镜的西方多个媒体总是不吝挖苦嘲笑,但这次嫦娥6号月球背面采样太复杂,难度太高,甚至专门发射一颗鹊桥二中继卫星来支持这个采样工程,外媒只有叹为观止,连CNN的报道都被美网友讥讽为中国官媒:

此次着陆标志着第二次成功着陆月球背面,中国于2019年利用嫦娥四号探测器首次完成这一历史性壮举;此次无人登月任务是中国迄今为止最复杂的机器人登月任务,旨在首次从月球背面将样本带回地球;如果一切按计划进行,这次任务于5月3日开始,预计持续53天,将成为中国成为主导太空强国的一个重要里程碑;中国的计划包括到2030年让宇航员登陆月球,并在月球南极建立一个研究基地,据信该地区含有水冰嫦娥六号着陆器收集的样本可以为月球、地球和太阳系的起源和演化提供关键线索,而该任务本身则为推进中国的登月计划提供了重要数据和技术实践。

这个评论如何?看着是不是有点像CCTV官方的那味?当然并不只是CNN,还有BBC和路透社以及ABC和NBC等媒体,只是夸奖的角度不一样而已!而在6月4日中国成功采样并且上升到近月轨道后,报道口风又有些许改变了,这会下场报道的是英媒每日邮报、BBC SkyNight专栏与路透社以及半岛电视台和SPACE.COM等媒体。

英媒《每日邮报》:中国国旗可以在月球上保存1万年

报道以任务难度以及探测历史,还有中国在月球背面展开的五星红旗等为切入点综合报道了嫦娥六号,其中如下几点:

1、中国国旗第二次在月球上升起,也是第八面在月球上升起的国旗,此前阿波罗任务中曾升起过六面美国国旗。2、这次任务尤其具有挑战性,因为着陆器在月球背面时无法依赖与地球的直接通信;3、作为月球表面最古老的撞击坑之一,从这里收集的岩石样本可以为科学家提供有关月球早期形成的宝贵信息。4、这面国旗是由火山玄武岩纤维制成的,据中国国家航天局称,它可以在月球上保存10,000年。

这些报道角度连很多国内媒体都没考虑到,看来《每日邮报》是上心了,种花家看了整篇报道,没有任何贬低或者揶揄嘲笑的味道。

另一个比较有意思的BBC SkyNight对嫦娥六号的报道,事无巨细的将整个过程涉及到的技术相关都报道了,从《中国嫦娥六号月球采样返回任务详解》这个标题也能知道,差不多就是嫦娥六号计划的备忘录了。

还有半岛电视台称赞中国嫦娥六号是首创,是“人类月球探索史上前所未有的壮举”,并特别指出了NASA已经将载人登月计划推迟到了2026年,将中国2030年前完成登月的报道放在了一起,似乎有种嘲笑NASA的意味。

路透社与SPACE的报道就不罗列了,报道角度不同但无一例外都是正面的,非常积极的!这个报道真让大家有些想不到,不过大家稍稍思考下也就明白了,因为现在的中国航天已经到了西方发达国家都高不可攀的地步,你让这些西方媒体怎么喷?

社交媒体上有西方网友嘲笑中国探测器着陆精度差,但问题是近些年来比如俄罗斯月球-25、印度月船二号、美国的IM-1 着陆器与日本的月球着陆器等都出现不同程度的失败甚至直接坠毁:

IM-1 着陆器

日本月球着陆器

与探测器失败相比,中国航天崛起更令NASA着急,因为中国航天正在成为领导者,嫦娥六号就搭载了法国和意大利以及巴基斯坦等国的仪器设备,天宫空间站正在要求全球宇航员,未来的国际月球站也敞开了大门欢迎各国合作,NASA有的中国都有了,NASA没有的中国也有了,要是NASA的阿尔忒弥斯计划(重返月球)和火星采样计划不顺利的话,NASA的全球领导地位将终结!

当然中国航天并不是打算来和NASA竞争的,我们的目标是星辰大海!

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星辰大海评军事

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