在這個12月份,我們人類將會迎來2份非常珍貴的外星樣本,其中一份就是我們的嫦娥五號探測器從月球取回的月球樣本,這是時隔44年以來,我們人類再次從月球取樣的項目,最后一次月球取樣已經是1976年的事情了。另一份樣本則是日本的隼鳥2號探測器從遙遠小行星帶回的小行星樣本,預計在2020年12月6日就回到地球了,它的飛行里程超過52億公里了。
這兩個探測器都是先飛到月球或者小行星附近,然后擇機登陸取樣,最后從這些天體表面起飛返回地球。整個過程是比較相似的,那這兩個探測器從技術上來看,哪個更難呢?由于這兩個探測器的尺寸、任務、目的地完全不相同,我們顯然沒法直接對比哪一個任務的難度更加大,只能通過不同的細節對比來分別了解一下難度差異。
隼鳥2號是一個探索小行星的探測器,它的尺寸相對較小,只有609kg;而嫦娥五號探測器是探索月球的探測器,重達8.2噸,從尺寸來看,嫦娥五號可以說是遠遠地超越了隼鳥2號探測器。尺寸的差異,也顯示了運載火箭的能力差異,質量、尺寸越大,需要的火箭運載能力就越高。在尺寸方面,嫦娥五號完勝。
嫦娥五號的目的地是38萬公里外的月球,我們人類對月球的認識相對較多,飛往月球的難度相對較小。而隼鳥2號探測器的目標是一顆距離地球大約3.4億公里的“龍宮”小行星,從飛行里程來看,隼鳥2號探測器的飛行距離會更長一些。也是由于距離的差異,再加上兩個天體的尺寸差異也非常大,我們抬頭就可以看到月球,但是卻很難發現“龍宮”小行星。當探測器分別飛往目的地時,尋找目的地的難度可能會有一些差異,在浩瀚宇宙中找到一顆小行星的難度會稍大一些。
不管是小行星還是月球,它們的質量都比地球小得多,所以它們的引力也比地球的更小,而月球的引力又比小行星的引力大些,所以,當探測器以相差不大的速度靠近月球、小行星時,兩者需要減少的速度也大不相同。探測器進入環繞小行星軌道時,需要改變的速度差會更大,對探測器的制動能力要求可能會更高。當然,對于嫦娥五號這些探測器來說,在太空中減速也不是什么難事,畢竟,著陸器在著陸階段能夠直接將速度降至0。這一點,兩個探測器的難度相當。
由于月球的質量更大,所以從月球起飛的速度會更大,探測器的上升器在點火升空以后,需要加速到1.68公里每秒才能進入軌道,然后與軌道器進行對接。而“龍宮”小行星的引力小得多,所以從小行星表面起飛會很容易,原則上來說,只要隼鳥2號探測器的發動機能夠正常啟動,就可以飛起來了。而且,隼鳥2號探測器并不需要在宇宙深處進行交會對接,在完成取樣后就可以直接返回地球了。從這一點來看,嫦娥五號的難度會更大。
兩個探測器都是去往外星球取樣,但是它們帶回的樣本數量差異非常大,可以說是天壤之別。嫦娥五號探測器大約帶回2公斤的樣本。隼鳥2號前后飛行里程達到52多億公里,有數據顯示,這一次隼鳥2號帶回的樣本可能只有100毫克。其實當探測器著陸到小行星表面時,沾在探測器上的樣本都有這么多了。
大家可別以為嫦娥五號探測器只帶回2公斤樣本,就覺得也很少。對于無人探測器來說,探測器的大小決定了能在外星球帶回的樣本多少。為了采集這些樣本,探測器的采集機構重達幾十公斤,如果想讓樣本的數量翻倍,那就會導致樣本采集機構的重量大增。前面提到,隼鳥2號探測器只有數百公斤,裝載樣本的空間非常小,采集樣本的機構也比較小。
從前面的分析情況來看,除了距離方面隼鳥2號探測器占優以外,其他的項目中嫦娥五號基本上都是完勝的。總的來說,嫦娥五號探測器的難度會更大一些。既然我們能夠完成難度更大的嫦娥五號,那我們是否有能力探索小行星或者從小行星表面取樣返回地球呢?
大家別看飛往上億公里外小行星的難度似乎更大,就以為我們國家沒有能力探索小行星。其實早在多年前,我們就已經有探測器對小行星進行了探索。
在2010年10月1日,我們國家發射了嫦娥二號探測器,經過數日飛行就進入環月軌道飛行。在完成月球探索任務以后,嫦娥二號探測器在2011年6月9日正式飛離月球,在2012年6月1日進入飛往小行星的轉移軌道。經過近半年的飛行,嫦娥二號探測器來到了小行星“戰神”的附近,與小行星近距離擦肩而過時,對小行星進行了光學成像。重要的是,嫦娥二號并不是一顆專門的小行星探測器,只是在完成探月后順便去看看小行星而已。如果我們想專門發射一個探索小行星的探測器,簡直可以說是輕而易舉。
至于我們是否有能力登陸小行星、從小行星取樣,理論上來說也是可行的。畢竟,登陸月球、從月球取樣返回地球的難度不比從登陸小行星低。在不久的將來,我們也會展開小行星探索、取樣的任務,不必去爭誰更強,反正大家都掌握這樣的能力,沒有代差。