嫦娥五号成功为我国带回了月球土壤样本,弥补我国航天领域的发展短板,创造了举世瞩目的成就。
可大家或许不知道,嫦娥五号在返回地球之前,还打了个“水漂”,同样值得关注。
打水漂其实是在验证载人登月的可能性,为未来的登月打下基础,当年的阿波罗号都不敢这样玩。
为什么要“打水漂”
我们首先来了解到底什么是打水漂。
通俗来讲,就是飞船进入地球大气层之后,必须要跳出大气层,然后再次进入。
就好像是打水漂一般,在地球大气层来回上下跳跃。
那么,为什么飞船要采用打水漂的方式,而不是直接降落在地球表面呢?
其实,这为了减缓飞船的初始速度,让它在进入地球轨道后不会产生太高的温度和速度。
地球的逃逸速度为每秒11.2公里,当飞船受到地球引力影响后,做加速运动。
如果这时,飞船的初始速度为0,那么抵达地面之前,加速度产生的温度和速度在飞船可接受范围内,不会对飞船造成太大影响。
嫦娥5号从月球采集回样本后返回地球,为了能够脱离月球引力的束缚、考虑太阳的引力影响,其速度起码要超过3公里每秒。
这就意味着,嫦娥五号在进入地球大气之前的初始速度约为3公里每秒,这种速度在加速度的影响下,很容易达到第二宇宙速度——11.2公里每秒。
飞船在此速度下,表面将会产生几万度的高温,并且坠落到地球的结局将是“机毁人亡”。
因此,“打水漂”的操作非常有必要。
打水漂就像是一辆满载且高速行驶的大货车,因其惯性,想要精准停靠在目的地的难度非常大。
但只需要在目的地前方刹车,之后再慢慢开过去,就变得非常简单。
既然如此,为何不能在进入地球运行轨道之前,就“刹车”控制速度呢?
不是不想,而是不能,如果飞船在地球轨道之外的速度不够高,就很有可能受到各种不明引力的影响,导致其无法进入地球轨道。
而保持这种速度进入地球轨道,再想要“刹车”,已经来不及了。
因此以人类目前的技术水平来看,只有通过“二次刹车”的方式,才能让飞船的初始速度降低。
这个时候,人们可能会有所疑问,既然打水漂是为了控制住飞船的初始速度,为何不在飞船上装个反推的火箭,来减缓飞船的下落速度呢?
想法是很好的,可实际操作起来非常困难,首先,这样一个反推火箭需要大量的燃料,这些燃料的来源成为问题。
而飞船的空间有限,想要携带足够的燃料显然是不可能的。
并且在反推的过程当中,两者产生的相互作用力非常考验飞船的材质,要是材料不过关,很有可能被拉扯得四分五裂,这无疑是加大了飞船的建造难度。
所以,比起利用火箭反推,不如飞船“打水漂”来得直接。
打水漂的原理还是比较好理解的,但是实际做起来非常困难。
上世纪,美国的阿波罗11号就有幸体验了一次。
阿波罗号“打水漂”
上世纪,为了让阿波罗11号成功着陆,美国航天局进行了一系列实验,来减缓阿波罗的坠落速度。
在一番讨论后,美国航天局选择用平直且更长的弹道降落,减缓阿波罗坠落的速度。
然而这对于宇航员来说,无疑是巨大的挑战。
长时间的高温和加速过程,会严重影响宇航员的身体,研究数据表明,宇航员的身体扛不住这样的加速过程,但是这是当时唯一一个能够实现的办法。