Agora mesmo, Chang’e 5 correu para a lua! China dá mais um grande passo para pouso tripulado na lua

Hoje, às 4h30, horário de Pequim, a sonda lunar Chang'e-5 foi lançada no local de lançamento espacial Wenchang em Hainan pelo foguete porta-aviões Yaowu Longa Marcha 5, o foguete mais forte da China.

Esta é a sexta missão do projeto de exploração lunar da China e a missão mais complicada da história aeroespacial da China. Pela primeira vez, a China "cavará a terra" na lua e a trará de volta à terra .

O Chang'e 5 reuniu quase todas as tecnologias de ponta da indústria aeroespacial da China atualmente, e este lançamento também será uma prévia do pouso tripulado da China na lua e uma verificação técnica para o pouso tripulado na lua dez anos depois.

A sonda "Tianwen-1" de Marte, lançada há quatro meses, voou 300 milhões de quilômetros no espaço, e a espaçonave Chang'e-5 mais uma vez abriu um novo capítulo no vôo espacial da China.

A missão mais complicada da história espacial da China

Com o lançamento bem-sucedido do Chang'e 5, a primeira fase do projeto de exploração lunar da China chegou ao fim. De acordo com o plano do projeto de exploração lunar da China estabelecido em 2004, o projeto Chang'e é dividido em três fases: "exploração lunar não tripulada", "pouso lunar tripulado" e "estabelecimento de uma base lunar" .

A exploração lunar não tripulada é dividida em três etapas de "orbitar, cair e retornar", ou seja, voar ao redor da lua, pousar para exploração e amostrar e retornar. Entre eles, Chang'e 1 a Chang'e 4 completaram as duas primeiras etapas, e Chang'e 5 irá Completar a "volta" final também é a missão mais complexa e tecnicamente difícil da série Chang'e até agora.

Por causa disso, a estrutura da sonda lunar Chang'e-5 também é a mais complicada, consistindo em quatro componentes principais – orbitador, módulo, ascensor e retornador, enquanto as quatro sondas Chang'e anteriores têm apenas 1-3 componentes. composição.

Chang'e-5 alcançará quatro "primeiros" na história espacial da China:

• Amostragem automática na superfície lunar pela primeira vez;
• Decole da lua pela primeira vez;
• Pela primeira vez, encontro não tripulado e atracação na órbita lunar além de 380.000 quilômetros;
• Pela primeira vez, o solo lunar voltou à Terra a uma velocidade próxima à do segundo universo.

Por que se diz que Chang'e-5 será a missão mais complicada da história espacial da China? Isso se reflete basicamente nesses quatro "primeiros".

Amostragem automática na superfície lunar pela primeira vez

A última vez que humanos coletaram amostras na lua e as trouxeram de volta para a União Soviética em 1976, Luna 24, 44 anos se passaram.

Não é difícil para a sonda fazer um pouso suave na lua e cavar um punhado de solo. A série Chang'e já conseguiu fazer isso. O que é realmente difícil é encapsular adequadamente o solo lunar.

Depois que a sonda Chang'e-5 coleta amostras de solo lunar por braços robóticos e de perfuração, elas serão enviadas ao ascensor e precisam ser embaladas pela primeira vez para evitar que as amostras sejam perdidas e contaminadas ao deixar a lua.

Quando a espaçonave "Apollo" tripulou a lua para coletar amostras, houve um problema com a vedação das amostras, o que causou a contaminação do solo lunar.

De acordo com Yu Dengyun , designer-chefe adjunto do projeto de exploração lunar, como a gravidade da lua é apenas um sexto da da terra, os requisitos para amostragem e tecnologia de embalagem serão maiores para garantir que as amostras recuperadas sejam válidas. Isso nunca foi tentado antes. do.

Decole pela primeira vez da lua

Nas últimas missões de exploração lunar, apenas um lançamento foi necessário. Além de ser lançado na superfície da lua, Chang'e-5 tem que subir acima da terra, o que aumentou vários níveis de dificuldade ao mesmo tempo.

Os leitores que prestaram atenção aos lançamentos de foguetes também devem saber que o lançamento de missões na terra exige um sistema de garantia completo no local de lançamento. Além da fixação da torre de lançamento, há também um grande número de engenheiros que realizam manutenção e ajustes em tempo real para garantir um lançamento tranquilo.

No entanto, na Lua, essas salvaguardas são quase impossíveis de fornecer, e fatores incontroláveis ​​aumentaram muito. Se a plataforma de lançamento estiver estável e o ângulo for preciso, os engenheiros da Terra não podem monitorá-la em tempo real.

Tudo isso precisa ser feito pelo próprio Chang'e 5. Portanto, o Chang'e 5 adota um sistema de inteligência artificial mais avançado. Desde a seleção do local de pouso até o ajuste da latitude e longitude, inclinação e elevação do local de lançamento, tudo será realizado pelo Chang'e 5. Depois de coletar os dados, deixe o cérebro da IA ​​completá-los de forma autônoma.

A primeira vez que um encontro não tripulado e encaixe na órbita lunar de 380.000 km

De acordo com o plano, desta vez Chang'e 5 retornará à Terra com pelo menos 2 kg de amostra de solo lunar. A União Soviética trouxe de volta cerca de 330g de amostras de solo nas últimas 3 missões de amostragem lunar.

Por que Chang'e-5 pode trazer tantas amostras de uma vez? Isto é principalmente devido ao encontro não tripulado da órbita lunar e à tecnologia de acoplamento usada nesta missão.

Mais de 40 anos atrás, as sondas lunares soviéticas decolaram diretamente da superfície da Lua e retornaram à Terra após a amostragem. Naturalmente, o ascensor precisava de mais energia, então mais combustível deve ser carregado, deixando espaço para amostras de solo lunar. Será muito comprimido.

Além disso, para carregar mais combustível, o peso do riser também aumentará proporcionalmente, o que também aumenta a pressão sobre o veículo lançador durante o lançamento em terra, por isso pode nem mesmo suportar o "Fat Five", o veículo lançador mais forte da China.

A tecnologia de encaixe e encontro não tripulado da órbita lunar resolve esse problema. A sonda não voa diretamente de volta à Terra após a amostragem. Em vez disso, o ascendente transfere as amostras de solo para o retornador que voa na órbita lunar e, em seguida, o retornador o traz de volta à Terra. .

Desta forma, a distância que o ascensor precisa para voar é muito reduzida, e apenas uma pequena quantidade de combustível é necessária, o que pode dar mais espaço para amostras de solo.

No entanto, esse processo também enfrentará dois grandes desafios técnicos, um é como fazer o ascensor e o devolvedor se encontrarem e atracarem de forma autônoma, e o outro é concluir a embalagem durante o processo de transferência da amostra.

Na verdade, cruzamentos e encaixes autônomos espaciais semelhantes foram usados ​​na série Shenzhou anterior da China, mas todos eles são realizados em órbita terrestre. Estações terrestres e satélites artificiais podem fornecer serviços precisos de alcance, posicionamento e navegação, mas esses recursos são escassos na órbita lunar. Muito de.

A embalagem das amostras também é crítica, pois se as amostras podem ser devolvidas intactas é o critério para julgar o sucesso ou o fracasso da missão Chang'e-5. Se não estiver hermeticamente fechada, a amostra pode ser queimada no processo de retorno à atmosfera.

Assim, assim como decolar na lua, o sistema de inteligência artificial de Chang'e 5 terá um papel importante nesses processos.

Pela primeira vez, o solo lunar voltou à Terra a uma velocidade próxima à do segundo universo.

Além disso, quando o retornador retornar à Terra com a amostra, a velocidade atingirá a segunda velocidade cósmica próxima a 11,2 km / s, que é muito mais rápida do que a primeira velocidade cósmica quando a espaçonave da série Shenzhou retornar à Terra. Se ela entrar diretamente na atmosfera, produzirá mais Grande calor.

A fim de proteger o dispositivo de retorno, um escudo térmico mais espesso deve ser instalado. Como resultado, o peso do detector aumentará e menos amostras podem ser trazidas de volta.

Portanto, o Chang'e-5 entra na atmosfera de uma forma semelhante à "deriva". Ele primeiro é ejetado usando a elevação da atmosfera e, em seguida, entra na atmosfera novamente após desacelerar.

Na verdade, já em 2014, o testador Chang'e 5 T1 testou pela primeira vez a "deriva" e reentrou na órbita, e também tirou uma foto da terra e da lua.

Foguete mais forte da China "Fat Five"

Também vale a pena mencionar que desta vez o foguete "Fat Five" que carregou o Chang'e-5 para o céu. Quatro meses atrás, "Fat Five" enviou Tianwen 1 ao espaço .

É chamado de "Fat Five" porque é o maior foguete da China com um diâmetro de núcleo de 5 metros. Além disso, é empacotado com 4 propulsores de 3,35 metros. É um "homem gordo" pesando 869 toneladas.

É precisamente porque é muito gordo que o "Fat Five" não pode mais ser transportado por ferrovia como os foguetes no passado, porque ultrapassou o diâmetro do furo da ponte ferroviária, e apenas dois navios de transporte podem chegar ao local de lançamento por mar.

"Fat Five" não é apenas melhorado em tamanho, 8 motores a querosene de oxigênio líquido e 4 motores de oxigênio a hidrogênio, dando-lhe a potência mais poderosa dos foguetes domésticos, o empuxo pode chegar a mais de 1.000 toneladas durante a decolagem.

Além disso, os dois propelentes de oxigênio líquido e hidrogênio líquido devem ser armazenados a menos 183 ℃ e menos 253 ℃, respectivamente. Este foguete também é chamado de "flecha de gelo".

Tal poder e tamanho deram ao "Fat Five" a maior capacidade de carga da história da China. Ele tem uma capacidade de carga de 25 toneladas na órbita baixa da Terra, que é diretamente aumentada em mais de 2,5 vezes com base nos foguetes domésticos ativos.

Embora não seja tão bom quanto o Falcon Heavy, o foguete de transporte mais poderoso atualmente em serviço, ele já entrou no ranking internacional. Atualmente, os principais foguetes dos Estados Unidos e da Rússia têm capacidade de transporte principalmente no nível de 20-30 toneladas.

Sem um foguete desta magnitude, não só o Chang'e-5 não seria capaz de se lançar suavemente, como também o pouso tripulado na lua e os planos da estação espacial subsequentes não teriam que ser pensados.

Por que ir à lua para "cavar a terra"

Se tudo correr bem, daqui a pouco Chang'e 5 pousará perto das Montanhas Rumke, na parte norte do Moon Sea Storm Ocean, o maior na frente da lua, uma região da lua que os humanos nunca visitaram antes.

Por que viajamos até a superfície da lua para "cavar a terra"? Porque isso não apenas nos permite compreender a evolução da lua, mas também é de grande importância para estudar as mudanças de 4,5 bilhões de anos do sistema solar.

Por exemplo, na área onde Chang'e 5 pousou, existem basaltos há cerca de 1,3 a 2 bilhões de anos. O solo lunar formado após o impacto do meteorito, bombardeio do vento solar, radiação de raios cósmicos e outros efeitos do intemperismo espacial sobre as rochas lunares contém muitas informações sobre a atividade solar.

Um estudo publicado por uma equipe de cientistas planetários chineses na revista "Nature · Astronomy" não faz muito tempo descobriu que o impacto do sistema Terra-Lua havia mudado cerca de 3,5 bilhões de anos atrás com base na evolução do solo lunar. Também revelou que os planetas gigantes no início do sistema solar A turbulenta história forneceu novas idéias e pistas.

Como Xiao Long , professor do Instituto de Ciências Planetárias da Universidade de Geociências da China (Wuhan), disse :

O solo lunar é o solo da Lua. Embora esteja prontamente disponível na Lua, possui grande valor científico para as pessoas na Terra.

No entanto, como apenas os Estados Unidos e a União Soviética tinham a capacidade de coletar amostras da lua no passado, não é fácil para a China estudar. Atualmente, a única amostra de 1g de solo lunar na China foi dada à China pelos Estados Unidos após o estabelecimento de relações diplomáticas entre a China e os Estados Unidos na década de 1970.

Além disso, a maioria das amostras lunares trazidas pela Apollo estavam concentradas na área do mar lunar nas latitudes médias e baixas na frente da Lua. A idade foi concentrada entre 4,2-3,2 bilhões de anos atrás, o que não é abrangente o suficiente para a pesquisa lunar. Depois que Chang'e-5 trouxer amostras lunares, a China poderá conduzir pesquisas adicionais na lua.

Além disso, Ouyang Ziyuan, cientista-chefe do projeto de exploração lunar, também mencionou em uma entrevista por que a lua deveria ser explorada.Além de estudar a evolução da lua, a lua tem energia abundante.

Ouyang Ziyuan acredita que o solo lunar também contém uma matéria-prima de energia final muito importante, necessária para nossas atuais usinas de energia química e nuclear, que fornecerão um apoio importante para o desenvolvimento sustentável da sociedade humana.

Nos próximos dez anos, os chineses irão à lua

Após a conclusão bem-sucedida da missão Chang'e-5, o próximo estágio é o pouso tripulado na lua .

Wu Weiren, designer-chefe do projeto de exploração lunar da China e acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia, uma vez revelou que o pouso tripulado da China será realizado por volta de 2030, e uma estação lunar internacional de pesquisa será estabelecida no pólo sul lunar. Antes disso, Chang'e 6 e 7 irão para o pólo sul. Conduza a exploração.

Na verdade, esta missão Chang'e-5 também pode ser vista como uma prévia do pouso tripulado da China na lua dez anos depois . A órbita lunar de Chang'e 5 foi separada e ancorada várias vezes. Na verdade, é semelhante à tecnologia do plano da Apollo americana para pouso tripulado na lua. Os Estados Unidos também fizeram um encontro orbital lunar e um teste de acoplamento antes do pouso tripulado na lua.

Como disse o blogueiro de ciência aeroespacial "Space Craft" , a única diferença entre a espaçonave Apollo e a Chang'e 5 é tripulada e não tripulada. Quando vários componentes principais do Chang'e-5 são atualizados para "cabines" e equipados com sistemas espaciais tripulados e equipamento de pouso lunar, pousos lunares tripulados podem ser realizados.

Yu Dengyun, designer-chefe adjunto do projeto de exploração lunar da China, também disse que a missão Chang'e-5 é fazer reservas técnicas para futuros pousos tripulados na lua.

Além da China, a NASA nos Estados Unidos também lançou um plano para retornar à lua e fará outro pouso tripulado na lua já em 2024. No entanto, depois de dez anos, os Estados Unidos podem não ser o único país a conseguir um pouso tripulado na lua.

Seja na China ou nos Estados Unidos, o pouso tripulado na lua não será o fim da exploração espacial. Musk espera usar a lua como um ponto de trânsito para a imigração marciana, e Ouyang Ziyuan também acredita que a lua é apenas um trampolim para os humanos, e os humanos podem eventualmente ir para Marte .

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