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抄了美国50多年前技术?嫦娥六号返回:跳跃再入,美国人到底会不会?

2024-06-26军事

2023年6月23日,嫦娥六号探测器正式进入月地转移轨道,踏上了返乡之旅。预计在两天后的6月25日,它将以每秒10.9千米的速度冲入大气层,最终在内蒙古四子王旗着陆场着陆,预计时间在13点41分至14点11分之间。

嫦娥六号的任务不仅是一次科技壮举,更是一次全球瞩目的事件。其背后的高难度技术操作,尤其是返回舱的「跳跃再入」技术,吸引了无数目光。然而,这也引发了一些争议。有些人认为这项技术不过是抄袭了50多年前美国阿波罗计划的技术。事实果真如此吗?

怎么复杂返回技术:到底是为了什么?

嫦娥六号已经完成了月背采样任务的70%,接下来是最关键的环节——返回地球。与以往的神舟飞船不同,嫦娥六号的返回速度高达每秒10.9千米,而神舟飞船的返回速度仅为每秒7.9千米。速度的差异意味着技术难度的巨大差异。

嫦娥六号的返回舱要应对如此高的速度,必须采用一整套复杂的流程。以下是嫦娥六号返回地球的详细过程:

  1. 组合体分离:大约在6月25日12时50分,嫦娥六号组合体将在南大西洋上空分离,返回舱将以5000千米的高度开始独立飞行。

  2. 第一次再入:大约在13点10分,返回舱在索马里以东的印度洋上空,进入高度120千米的初次再入。此时,返回舱会建立返回姿态,开始持续三分钟的再入过程,进入黑障区。在高超音速激波的作用下,返回舱会从下降转为上升态,并再次跃出大气层。

  3. 第二次再入:大约在13点22分,返回舱再次进入高度100千米的大气层,速度降至每秒7.8千米。此时,返回舱在中国青海上空再次进入黑障区,约四分钟后,返回舱第二次飞出黑障区。

  4. 着陆:大约在13点31分,返回舱在高度10千米时打开降落伞,最终在13点41分成功着陆在四子王旗的预定着陆点。

这一系列操作背后的测控技术要求极高,一旦失误,返回舱可能在大气层中烧毁或飞出大气层无影无踪。这次任务的成功将对中国的航天测控技术是一次重大考验。

为什么选择「跳跃再入」?

选择「跳跃再入」技术并非简单模仿,而是技术需求的必然结果。返回地球时的速度高达每秒10.9千米,这接近了第二宇宙速度,远超神舟飞船的返回速度。传统返回方式难以应对如此高的速度,主要有以下几种解决方式:

  1. 增强耐烧蚀大底:使用更厚或更耐高温的材料,但这会大幅增加重量。

  2. 减速进入地球轨道:在接近地球时启动发动机减速,但需要大量燃料,成本极高,且影响有效载荷的搭载。

「跳跃再入」模式则是通过两次进入大气层,降低速度后再二次再入,成功解决了这个难题。这种返回方式对测控技术要求极高,对航天器的定位与姿态感知必须十分精确、及时。

历史上的「跳跃再入」技术

「跳跃再入」并不是中国独创,但也绝非简单抄袭。阿波罗计划确实在返回地球时出现了轨迹抬升的情况,但并未完全符合「跳跃再入」的定义。阿波罗飞船的轨迹在第一次再入后并未完全飞出大气层,而是仍然处于大气层内的高空飞行。

真正成功实施「跳跃再入」的是前苏联的Zond 6探测器,之后的Zond 7和Zond 8也使用了类似技术。这些探测器在返回地球时确实达到了第二宇宙速度,并成功进行了跳跃再入。然而,苏联的测控技术在当时仍有较大误差。

美国的「跳跃再入」技术

美国真正掌握「跳跃再入」技术是在2022年的阿尔忒弥斯计划1中。猎户座飞船在返回地球时成功进行了跳跃再入,标志着美国也掌握了这一技术。

嫦娥六号的「跳跃再入」是中国航天技术的一次重大突破。与阿波罗计划不同,嫦娥六号的跳跃再入是真正意义上的「跳跃再入」,体现了中国航天测控技术的进步。

嫦娥六号的成功不仅是中国航天的胜利,更是全人类探索太空的一次壮举。在未来,中国航天将继续迎接更多挑战,为人类的太空探索做出更大贡献。