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抄了美國50多年前技術?嫦娥六號返回:跳躍再入,美國人到底會不會?

2024-06-26軍事

2023年6月23日,嫦娥六號探測器正式進入月地轉移軌域,踏上了返鄉之旅。預計在兩天後的6月25日,它將以每秒10.9千米的速度沖入大氣層,最終在內蒙古四子王旗著陸場著陸,預計時間在13點41分至14點11分之間。

嫦娥六號的任務不僅是一次科技壯舉,更是一次全球矚目的事件。其背後的高難度技術操作,尤其是返回艙的「跳躍再入」技術,吸引了無數目光。然而,這也引發了一些爭議。有些人認為這項技術不過是抄襲了50多年前美國阿波羅計劃的技術。事實果真如此嗎?

怎麽復雜返回技術:到底是為了什麽?

嫦娥六號已經完成了月背采樣任務的70%,接下來是最關鍵的環節——返回地球。與以往的神舟飛船不同,嫦娥六號的返回速度高達每秒10.9千米,而神舟飛船的返回速度僅為每秒7.9千米。速度的差異意味著技術難度的巨大差異。

嫦娥六號的返回艙要應對如此高的速度,必須采用一整套復雜的流程。以下是嫦娥六號返回地球的詳細過程:

  1. 組合體分離:大約在6月25日12時50分,嫦娥六號組合體將在南大西洋上空分離,返回艙將以5000千米的高度開始獨立飛行。

  2. 第一次再入:大約在13點10分,返回艙在索馬利亞以東的印度洋上空,進入高度120千米的初次再入。此時,返回艙會建立返回姿態,開始持續三分鐘的再入過程,進入黑障區。在高超音速激波的作用下,返回艙會從下降轉為上升態,並再次躍出大氣層。

  3. 第二次再入:大約在13點22分,返回艙再次進入高度100千米的大氣層,速度降至每秒7.8千米。此時,返回艙在中國青海上空再次進入黑障區,約四分鐘後,返回艙第二次飛出黑障區。

  4. 著陸:大約在13點31分,返回艙在高度10千米時開啟降落傘,最終在13點41分成功著陸在四子王旗的預定著陸點。

這一系列操作背後的測控技術要求極高,一旦失誤,返回艙可能在大氣層中燒毀或飛出大氣層無影無蹤。這次任務的成功將對中國的航天測控技術是一次重大考驗。

為什麽選擇「跳躍再入」?

選擇「跳躍再入」技術並非簡單模仿,而是技術需求的必然結果。返回地球時的速度高達每秒10.9千米,這接近了第二宇宙速度,遠超神舟飛船的返回速度。傳統返回方式難以應對如此高的速度,主要有以下幾種解決方式:

  1. 增強耐燒蝕大底:使用更厚或更耐高溫的材料,但這會大幅增加重量。

  2. 減速進入地球軌域:在接近地球時啟動發動機減速,但需要大量燃料,成本極高,且影響有效載荷的搭載。

「跳躍再入」模式則是透過兩次進入大氣層,降低速度後再二次再入,成功解決了這個難題。這種返回方式對測控技術要求極高,對航天器的定位與姿態感知必須十分精確、及時。

歷史上的「跳躍再入」技術

「跳躍再入」並不是中國獨創,但也絕非簡單抄襲。阿波羅計劃確實在返回地球時出現了軌跡擡升的情況,但並未完全符合「跳躍再入」的定義。阿波羅飛船的軌跡在第一次再入後並未完全飛出大氣層,而是仍然處於大氣層內的高空飛行。

真正成功實施「跳躍再入」的是前蘇聯的Zond 6探測器,之後的Zond 7和Zond 8也使用了類似技術。這些探測器在返回地球時確實達到了第二宇宙速度,並成功進行了跳躍再入。然而,蘇聯的測控技術在當時仍有較大誤差。

美國的「跳躍再入」技術

美國真正掌握「跳躍再入」技術是在2022年的艾爾忒彌斯計劃1中。獵戶座飛船在返回地球時成功進行了跳躍再入,標誌著美國也掌握了這一技術。

嫦娥六號的「跳躍再入」是中國航天技術的一次重大突破。與阿波羅計劃不同,嫦娥六號的跳躍再入是真正意義上的「跳躍再入」,體現了中國航天測控技術的進步。

嫦娥六號的成功不僅是中國航天的勝利,更是全人類探索太空的一次壯舉。在未來,中國航天將繼續迎接更多挑戰,為人類的太空探索做出更大貢獻。