北京时间2024年6月4日7时38分,嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞,成功进入预定环月轨道。这一壮举标志着人类首次完成了月球背面的采样和起飞任务。预计在6月下旬,嫦娥六号将带着约2公斤的月球样品返回地球,从发射到返回整个过程历时近两个月。此时,有朋友可能会问,五十多年前美国阿波罗飞船载人登月来回仅用了8天。为何中国的无人飞船需要如此漫长的时间呢?从技术层面上来讲,嫦娥登月与阿波罗登月哪个更为先进呢?
5月3日,长征五号遥八运载火箭成功将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道,正式开启了嫦娥六号的"月背征途"和"挖宝之旅"。月球与地球之间相距约38万公里,只有月球正面对着地球,所以前往月球背面进行探测和采样是一项前所未有的任务。与前一次嫦娥五号任务相比,嫦娥六号的重量增加了100公斤,因此需要选择一位经验丰富、能力最强的"护卫"——长征五号运载火箭。为满足嫦娥六号的出行要求,长征五号运载火箭经过多项设计优化和工艺改进,成功实现了"完美瘦身"。在月球探测过程中,时间窗口非常关键,一旦错过发射的时间窗口,将对整个任务产生影响。为了抵达月球背面并开展工作,嫦娥六号还需要解决通信问题。由于月球的庞大身躯会挡住嫦娥六号与地面指挥中心之间的通信信号,因此需要依靠在轨道上"等候多时"的鹊桥二号中继星充当"顺风耳",确保与地面指挥的通信畅通无阻。
整个嫦娥六号任务的全过程约为53天,期间将进行月球背面的探测和采样工作。实际上,嫦娥六号在5月8日就已经飞到了月球。此后二十多天一直在轨道上绕月飞行。为什么会等待这么久呢?并不是因为遇到了技术上的困难,而是为了等待月球背面良好的光照条件。与地球不同,月球表面的昼夜交替约28天一个周期。在阿波罗撞击坑里,最理想的阳光照射角度一个月里只有几天。为了接下来顺利完成采样任务,嫦娥六号按计划选择在绕月轨道上一边调整一边等待降落时机。同样地,在完成月球采样任务后,嫦娥六号的返回器也将在轨道上等待合适的时间再返回地球。这样的安排旨在确保嫦娥六号在内蒙古四子王旗着陆场准确降落。
现在再来回顾下阿波罗登月。1969年7月16日13点32分,阿波罗11号发射升空。经过4天的太空航行,7月20日20点17分,阿波罗11号在月球表面成功着陆,开启了人类历史上第一次登月的伟大时刻。宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林成为了第一批踏上月球的人类。他们在月球上进行了历史性的行走,收集了月岩样本,并在两个半小时后返回登月舱。7月24日,阿波罗11号返回舱降落在太平洋中部海面,成功结束了为期8天的任务。紧随其后的阿波罗12号于1969年11月14日发射,它的任务是在月球上进行更多的科学实验和探索。宇航员在月球表面停留了近24小时,完成了两次舱外活动,并在10天后安全返回地球。
随后的阿波罗14号、15号、16号和17号任务都成功登陆了月球,并在月球表面进行了更长时间的探索。它们分别在月球表面停留了不同的时间,进行了多次舱外活动,收集了大量的月岩样本,并对月球表面进行了详细的科学研究。阿波罗17号是最后一次载人登月任务,它在1972年12月发射,并在月球表面停留了三天,是所有阿波罗任务中停留时间最长的。有些人认为美国载人登月花的时间比中国无人登月短,这意味着美国的技术更先进。实际上,话不能这么讲。阿波罗计划和嫦娥计划之间存在半个世纪的时间差,技术发展水平和探月目标有很大的不同。阿波罗计划在1960年代末至1970年代初实施,是在计算机技术相对原始的时代完成的。阿波罗飞船的导航计算机,虽然在当时是尖端技术,但其计算能力确实不如现代的简单电子设备。这种计算机的限制意味着它无法独立完成复杂的无人登月任务。
美国宇航局采取了一系列创新的方法来克服这些技术限制。他们使用绕月飞行器拍摄月球表面的图像,然后由艺术家将这些图像绘制在墙上,以此来训练宇航员。宇航员们通过对着壁画进行模拟飞行训练,将飞行路线和视觉图像牢记于心。在实际的登月任务中,宇航员依靠导航数据和观测星体的位置来导航,这种“看星星”的方法是当时解决导航问题的创新手段。相比之下,中国的无人登月任务是在一个技术更为成熟的时代进行的。随着计算机和通信技术的飞速发展,现代的无人探测器能够执行更复杂的任务,并且能够独立完成从发射到着陆、采样再返回地球的整个过程。这种技术进步使得无人探测器能够在没有人类直接操作的情况下,完成登月任务。从技术角度看,阿波罗计划和嫦娥计划都是各自时代的技术杰作。阿波罗计划的成功是在当时技术条件下的极限挑战,而嫦娥计划则是在现代技术基础上的进一步探索。不能简单地说一个比另一个更先进,因为它们面临的技术环境和挑战是不同的。
同样是返回地球,阿波罗飞船的“靶子”是画在广阔的太平洋上,这个选择提供了一个宽广的安全边际,确保了飞船即使在偏离预定轨道的情况下也能安全着陆。这在当时的技术条件下是合理的选择。然而,这种方法并非没有缺点。由于密封技术的限制,月球样品在返回过程中可能受到海水的污染,这对早期的月球研究造成了一定的影响。相比之下,嫦娥探测器的设计和执行利用了现代的技术,包括高级计算机系统和精确的空间测控导航。嫦娥五号的月球采样返回任务是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器,它的成功展示了中国在航天技术上的进步和能力。
嫦娥六号则在嫦娥五号的基础上进行了进一步的技术创新,包括月球逆行轨道设计与控制、月背智能快速采样、月背起飞上升等关键技术的突破。总的来说,阿波罗计划和嫦娥探测器各有其时代的技术特点和挑战。阿波罗计划的成功是在当时技术条件下的一项巨大成就,而嫦娥探测器的成功则是现代航天技术的体现。两者都为人类的太空探索做出了重要贡献,并推动了我们对月球和宇宙的了解。对此,你们怎么认为呢?欢迎大家踊跃讨论,感谢大家观看,我是探索宇宙,我们下期再见。