嫦娥六号把样品先送到空间站,再返回地球不是更好吗?

东城要观星 2024-06-16 17:32:38

有网友问我,嫦娥六号先把样品送到空间站,再让航天员带回地球不是更省钱吗?为啥还要冒险搞一个打水漂的复杂动作?说实话,把空间站作为深空探测的中转站确实是一个不错的选择,但并不适用于嫦娥六号,为什么呢?我是东城观星,再跟大家聊聊嫦娥六号的话题。

嫦娥六号把样品送到空间站确实比送到地球上更近,而空间站的航天员返回地球的时候,携带2公斤的月球土壤完全就是捎带脚的事,几乎不会增加返回费用。而且既然可以把样品直接送到空间站,不用进入大气层,嫦娥六号返回器完全没有必要制作成可返回的设计,节省因返回大气层回收而增加的防烧蚀材料和降落伞,这些材料的价格可不低啊。甚至还能节省为了返回大气层而设计的气动外形的设计费。要知道,空间站用的货运飞船,如果变成可回收的飞船,成本将大幅度增加,十次以上的重复利用才能做到省钱,那如果是一次性的可回收飞船的话,成本增高幅度可不低啊。

这样看起来嫦娥六号先把样品送到空间站确实更省钱。但是大家忽略了一个很重要的问题,返回地球轨道的嫦娥六号轨道舱速度接近第二宇宙速度,也就是10.66千米每秒,而空间站的速度也不过7.68千米每秒,两者速度差了将近3公里每秒,看起来差的也不多,但这个速度是高速公路上汽车速度的90倍左右。别说90倍,就是一倍撞到一起,也是粉身碎骨的。这个速度还是高铁速度的将近30倍。一个比高铁快30倍的家伙,从你家门口路过,往你家扔一个包裹,那是什么后果呢?要知道,那个包裹的速度比炮弹的速度还要大很多啊。这么算下来,你也就能初步理解不能送回空间站的一个重要原因了。但其实这么算还是有问题的,不是夸大了,而是严重低估了,请听我继续说。

嫦娥六号如果把样品先送回空间站,再跟航天员一起返回地球,省不省钱呢?咱们接着说,嫦娥六号轨道舱返回地球轨道,要想把样品送到空间站上,必须得把速度降下来,跟空间站速度一致才能把样品安全送达。前面说两者的速度差了3公里每秒,这个数只考虑了绝对值,没有考虑速度的方向。嫦娥六号发射的时候,跟空间站一样,运动方向跟地球自转的方向一致。但是返回的时候,嫦娥六号的速度跟地球自转方向是相反的,这跟空间站的运行方向也是相反的,如此算下来,它们两个的相对速度不是绝对值相减,而是相加。也就是相差18公里每秒的速度,这可比第三宇宙速度还要大啊。

别说是嫦娥六号轨道舱剩下的那点燃料,就算是再增加百倍的燃料,想把18公里每秒的相对速度变成零,恐怕也不容易啊。其实说实话,嫦娥六号轨道舱返回地球轨道以后,剩下的燃料,完全是冗余燃料,也就是前期所有动作完美完成,所有耗费燃料的预案不启用的情况下剩下的多余燃料是最大燃料量。这些燃料,从设计之初,并不能指望它剩余很多,完全不是为了预留下来减速用的。

嫦娥六号轨道器在地球轨道上减速的消耗量,远远大于在月球轨道上加速到月地返回轨道消耗的能量。因为地球轨道上减速的速度差值太大了。速度差值越大,消耗燃料越多。在月球上只需要加速到2.4公里每秒左右,差不多就可以离开月球了,速度差值哪怕是从零加速,也不过2.4公里每秒。跟18公里每秒的差值比起来简直是小巫见大巫了。

从最坏的预算来看,嫦娥六号轨道舱加速到月地返回轨道以后,几乎就没有燃料了,剩下的动作除了微调一下轨道以外,基本就听天由命了。从设计上,根本就没有预留它减速的燃料。从月球返回地球,完全是靠地球引力,速度不断增加,就像扔溜溜球一样,往下走的时候越来越快,靠燃料减速并不划算。嫦娥六号现在的返回方案,是最省燃料的方案。轨道舱路过地球时直接把返回舱空投下去,返回舱通过在大气层里打水漂,和利用大气层摩擦来减速,直到降低到安全着陆速度。

抛下去以后,直到以安全速度着陆,这个过程中是不需要消耗燃料的,完全靠大自然的力量来减速。相当于把燃料钱给直接省下来了。这个方法不仅适用于嫦娥六号返回舱,也适用于更大的登月返回舱。返回舱越大,节省的燃料越多。反正大自然的力量是足够大的。这就像高速公路上用来给失控卡车减速的沙地和斜坡。不管多重的卡车,通过沙地和上坡都会把速度降下来。如果用刹车片硬刹车的话,很容易把刹车片给损坏掉。

看到这里,你还觉得把嫦娥六号的样品送到空间站比直接送回地球更省钱吗?这还不算完,把样品送到空间站,还有一些其他难题。

嫦娥六号为啥不把样品先送回空间站,然后再被航天员带回地球呢?除了我们前面提到的难度以外,还有两个难题值得说道。

嫦娥六号和空间站虽然都已经熟练掌握了交会对接技术,但它们两个之间想进行交会对接却不太可能,因为它们两个的对接口是不匹配的。空间站的对接口比较大,能让一个人轻松钻过去,但嫦娥六号的对接口,完全没必要做到这么大。两个接口不一样的飞行器显然不能直接交会对接。要想转移样品,只能借助机械臂或者航天员。借助机械臂,嫦娥六号显然没有提前安装机械臂对接口,而借助航天员,也是存在一定的风险的,让航天员冒着风险去拿样品,显然是不太恰当的。

第二个难题是样品污染问题。根据前面已经采集的样品,发现月球土壤跟地球土壤不一样,会给航天器和航天员带来很多困扰。如果你能闻一下月球土壤的话,你会发现月球土壤有一股浓浓的火药味。当然,这个月球土壤是不会爆炸的,之所以有火药味,完全是因为月球土壤太干燥了,比地球上的火药还要干燥。这样的土壤,哪怕不会爆炸,也很容易到处漂浮,四处吸附,因为太干燥了,还有可能携带静电。从月球上采集样品的容器哪怕密封很好,外面也难免会吸附一些土壤。这些土壤来到地球上还好,一旦进入空间站,那会带来很多危害。这些月球土壤,有可能会在无尘的空间站内部四处扩散,到处吸附。搞不好就会让内部电路短路。

月球的土壤,跟地球土壤差异还是很大的,虽然看起来都是微小的颗粒,但月球土壤并不是圆形的颗粒,而是有棱角的小颗粒。这些有棱角的小颗粒,钻到哪里都是麻烦。对于高度精密的空间站内部零部件会带来一定的风险,有可能会带来一定的磨损。在地球上同样的危害并不可怕,但空间站内部一旦产生这样的故障,维修起来,成本可就太高了。这些土壤一旦进入空间站,还有可能给航天员带来一定的风险。总之,携带月球土壤的密封罐,最好不要进入空间站,以免带来不必要的麻烦。哪怕外表面几乎没有土壤,直接送进空间站和载人飞船也是有一定风险的。

总之,目前嫦娥六号的采样返回方案已经是当下最好的方案了,先运回空间站并不是一个好主意。大家有什么不同意见吗?欢迎在评论区发布您的观点。

这次介绍就到这里,我是东城观星,关注我,定期给大家讲点高科技的知识。

5 阅读:2099
评论列表
  • 2024-06-17 12:16

    分开更好,降低事故率

  • 2024-06-18 23:39

    以后就是空间站人去,

  • 2024-06-22 07:01

    嫦娥六号以第二宇宙速度回来的,去撞空间站吗?轨道器的燃料不够,无法减速到第一宇宙速度

  • 2024-06-16 18:47

    可行

  • 2024-06-21 21:41

    嫦娥回来顺道与空间站碰个面应该可以的[笑着哭]

    用户15xxx17 回复:
    这恐怖巨量的相对速度,但凡轨道上有点什么太空垃圾,来点擦边碰撞都有大概率破坏空间站,造成空间站内的航天员伤亡,你迎面开来一辆200码速度的车都生死间徘徊,你来几万十几万码速度碰面?
  • 2024-06-25 12:20

    想出这个歪主意的人,这指不定哪里有毛病,你自己到医院去看过没有?

  • 2024-06-18 09:13

    理论上把返回器省掉的话,在轨道器加一点燃料做减速就好了。嫦娥五号的时候,轨道器完成任务后都还剩下100公斤燃料,说明轨道器的燃料是可以有盈余的,剩下的燃料做一个减速运动不难。只是还需要试验尝试,一步一步来,等技术成熟。以后在空间站扩建后,说不定月球样本直接就送到空间站开展实验,空间站实验完成之后的成果再返回地面。

东城要观星

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