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嫦娥五号

一块月球岩石的地球之旅

月球上普普通通的岩石,到地球上就会变成香饽饽。

Decode

发布于 2020年12月21日

这是我第一次来到地球,又或许我曾经就是从这里出发的。

我原本是月球表面一块普普通通的岩石。十几天前,一个机械结构在月球表面挖了一把土,我就跟着这堆土一起被存进了一个容器里。

两天后,我就被带离了月球。

经过大概 13 天的舟车劳顿,这架“大飞机”终于停了下来。接着我听到了越来越接近的车声和人声,听他们说,我应该是在一个叫中国的国度,在内蒙古的一片大草原上,而我坐的这架“大飞机”,叫嫦娥五号。

我是谁?

先介绍一下我自己和我居住的地方吧。我来自月球吕姆克山脉一带,位于风暴洋北部边缘。

要提醒你们的是,风暴洋是月球最大的月海。虽然名字里带着“水”,但月海其实指的是月面比较低洼的平原,通常地形会比较开阔。

我在吕姆克山脉一带住了非常久,大概在 13 亿至 20 亿年间。我曾经听说,最早在 1969 年 7 月 16 日,就有来自地球的人,成功登陆月球表面的静海,并且在那里带走了 22 千克岩石。我的兄弟姐妹们在那里住了至少 30 亿年,比我在吕姆克山住的时间久多了。后来,又陆续来了五批人,总共带走了 380.96 千克岩石。

地球人把岩石运回去后,加以研究后发现,月球岩石和地球岩石具有完全一致的氧同位素组成,说明地球与月球的物质,曾经发生过充分混合。

基于这些分析,地球人提出了一个月球形成的假说:小行星碰撞说。这个理论认为,地球形成后不久,被一颗小行星“忒伊亚”撞击。忒伊亚整体被撞碎,而地球的一部分物质也被撞飞。忒伊亚和地球的物质混合在一起,围绕着地球运动,最终融合成了月球。

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(月球形成演示动画,来自 BBC 视频)

按照这个假说,其实地球才是我真正的故乡,我这趟旅程算是回老家了。

我是怎么被带回地球的?

听来大草原上接我的人说,嫦娥五号是在 2020 年 11 月 24 日 4 时 30 分出发的。长征五号遥五火箭在海南文昌发射场升空,把嫦娥五号探测器送往月球。

嫦娥五号由四部分构成,分别是轨道器、返回器、着陆器和上升器。四部分自下而上串联。其中,轨道器和返回器形成 “轨返组合体”,着陆器和上升器形成 “着上组合体”。

探测器在经历地月转移、近月制动和环月飞行后,“着上组合体” 和 “轨返组合体” 分离。12 月 1 日 23 时 11 分,嫦娥五号的“着上组合体”降落在我居住的地方,也就是吕姆克山脉一带,而“轨返组合体” 留在了环月轨道。

“着上组合体”在月球上呆的时间不算长,大约有两天时间。在这两天里,它需要完成月球钻取采样和封装工作。正是在这个过程里,我和其他兄弟姐妹一起被收集到了上升器的容器中。

2020 年 12 月3 日 23 点 10 分,上升器点火脱离着陆器,起飞离开月球表面,我也正式开始了去往地球的旅途。

12 月 6 日 5 时 42 分,上升器成功与“轨返组合体”交会对接,并且在 6 时 12 分将月壤样品容器,安全转移到返回器里。同日 12 时 35 分,“轨返组合体”与上升器成功分离,进入环月等待阶段,择机返回地球。

12 月 12 日 9 时 54 分,在经过约 6 天的环月等待后,“轨返组合体”实施了第一次月地转移入射。13 日 9 时 51 分,“轨返组合体”实施第二次月地转移入射,进入月地转移轨道。

就这样,我待在嫦娥五号的“轨返组合体”里,在太空中航行了大约 3 天时间。

12 月 17 日 1 时许,轨道器和返回器解锁分离,返回器带着我返回地球。在返回地球过程中,嫦娥五号返回器采用了一种名为“半弹道跳跃式再入” 的方式。这种返回形式,有个形象的比喻 ——“太空水漂”。

之所以要采用这种方式,是因为返回器从月球飞往地球的过程中,速度最高可达每秒 11.2 公里,已经是第二宇宙速度。而从近地轨道返回的航天器,速度大约为每秒 7.9 公里,即第一宇宙速度。

这 3.3 公里 / 秒的差距,会带来极高的温度差异。如果嫦娥五号返回器选择 “硬冲”(即弹道式再入),以 11.2 公里 / 秒的速度进入地球大气层,将面临剧烈高温的考验,而且无法进行姿态和轨道的调节,对轨道设计、分离释放和落点预报能力要求很高。

正如其名,“太空水漂”的整个过程就好像打水漂:返回器在距地面高度约 120 公里处,以接近第二宇宙速度高速进入地球大气层,实施初次气动减速。下降至预定高度后,返回器向上跃出大气层,到达最高点后开始滑行下降。

之后,返回器再次进入大气层,实施二次气动减速。在降至距地面约 10 公里高度时,返回器打开降落伞,完成最后减速,最终降落在内蒙古四子王旗着陆场。

在经过大约 13 天的太空之旅后,我也终于从月球到达了地球。

我能给地球带来什么?

来到地球后,我和兄弟姐妹们的身价顿时暴涨,从月球上普普通通的岩石,变成了地球上的香饽饽。因为地球人要靠分析我们来了解月球的月表结构、物理特性和物质组成,以加深对月球成因和演化的认知。

我们居住在吕姆克山脉的时间大约在 13 亿到 20 亿年间,与之前采集样品的时间错开。所以,通过分析我们的成分,也许能得到关于月球历史的新知识。

听说,我们一部分会在北京,另一部分会被运到湖南。有的会入藏国家博物馆,进行展示和科普调研,有的会被科学家们所研究。

不管会被怎么安排,我都感到十分兴奋,毕竟这是我第一次离开月球,来到大约 38 万公里外的地球。以后的日子,我将永远居住在地球上了。

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品玩作者 线索采集微信:dcba54123关注人工智能、工业和混合现实等新技术、科技创新领域。

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