sponsored links

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

2020年12月6日,我國的嫦娥五號上升器與軌返組合體完成了人類有史以來第一次月球軌道自動對接,並且完成了月球土壤的封裝和轉移。而巧合的是,幾乎與此同時,日本的隼鳥二號小行星探測器也把它採集到的小行星岩石樣本,扔到了澳大利亞南部沙漠地區,並且成功回收。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:嫦娥五號任務成功,是人類時隔 44 年後,再一次採集月球表面樣品帶回地球。同時,中國成為繼美國和前蘇聯之後,第三個取得月球樣本的國家。

雖然隼鳥二號的事蹟在嫦娥五號的光輝下顯得微不足道,不過之後網路上依舊出現了這樣的聲音。說日本的隼鳥二號採集小行星樣本,比中國採集月壤要難得多。日本的探測器飛了52億公里,並且在微重力狀態下完成土壤採集,難度比登月大多了。那麼問題來了,這個隼鳥2號究竟做了什麼?登陸小行星是不是真的比登月更難呢?

採集小行星樣本有什麼意義?

小行星指的是太陽系中一些圍繞太陽公轉的小天體,直徑一般不會超過百公里。因為尺寸有限,所以重力微弱,還不足以把自己變成近似球體的星球,所以樣子看起來千奇百怪。這些小行星大部分分佈在內太陽系,處於地球和火星之間的小行星帶上。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:小行星帶是太陽系內介於火星和木星軌道之間的小行星密集區域,98.5%的小行星都在此處被發現,已經被編號小行星有120,437顆。

探索這些小行星對人類 來說意義非凡,因為有些小行星的形成時間和地球一樣古老,而且沒有地質活動,所以小行星的結構和土壤,一直保持著形成之初的樣子。所以把小行星樣本帶回地球研究,說不定可以揭開地球形成初期的地質樣貌的秘密。而且,在學界的主流觀點中,地球上的液態水,其實是小行星和流星帶進地球大氣的,如果說在探測小行星的過程中發現水,也能坐實地球水外來說。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:地球上的液態水最主要存在於岩石。自源說認為地球上的水來自於地球本身。地球起源時,形成地球的物質裡面就含有水。

所以,探測小行星這件事,全世界各個國家都有興趣,我國也計劃在2020年之後,展開小行星的相關探索。那麼,作為世界上第一個把小行星土壤帶回地球的日本,他們的航天技術到底處於什麼樣的水平呢?

命運多舛的隼鳥號

我們不妨先來看看日本為了探測小行星而做的種種努力。2003年5月9日,日本發射了第一顆小行星探測器,隼鳥號。從一開始,他們就想把小行星樣本帶回地球,目標是距離地球3億公里外的絲川小行星。不過,這次任務只能用命運多舛來形容。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:隼鳥號是日本宇宙航空研究開發機構JAXA的小行星探測計劃。這項計劃的主要目的是將隼鳥號探測器送往小行星25143,採集小行星樣本並將其帶回地球。

飛向絲川小行星的途中,隼鳥號就問題連連。在發射入軌不到4個月的時候,就出現了離子推進器的故障。之後到了2005年,用來調整姿態的推進器,三個中只有一個還能正常工作。而到了12月,因為化學引擎燃料洩露,隼鳥號軌道偏離,結果和地面失去聯絡。直到7周之後,地面才接受到了它傳回的微弱訊號,而且每次只有短短的20秒。

好在地面工作人員確實給力,硬是靠這麼短的操作時間,一步一步傳送指令,把隼鳥號調整回了正常位置,才保證接下來的任務可以順利進行。到了2010年6月13日,隼鳥號終於帶著樣本返回,焚燬在地球大氣之中,而樣本密封艙,則按照計劃,成功著陸於澳大利亞的預設陸區。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:“絲川”小行星以日本已故“火箭之父”絲川英夫博士的姓命名,與地球直線距離約為3億公里,長約540米,寬約300米,表面崎嶇不平,外形就像個大馬鈴薯。

可以說,隼鳥號能完成任務把樣本帶回來,已經是個奇蹟。日本民眾對這則訊息大受鼓舞,隼鳥號也有了“不死鳥”的稱號。日本還拍出了一部叫做《隼鳥號》的電影,演繹這次來之不易的勝利。不過,相比於民間的狂歡,日本學界卻被澆了一盆冷水。因為隼鳥號帶回來的小行星樣本,實在是太少了。據官方給出的資料,這次帶回的岩石樣本,大概有1500粒,聽著挺唬人的。其實,這些樣本的重量,是以毫克為單位的。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:《隼鳥號》是日本的主旋律電影,以宇宙科學研究所職員惠作為主人公,並從她的視點出發描述了科學家為了隼鳥號這個航天專案奮鬥七年的身影。

與其說是岩石,倒不如說是沙塵更為貼切。而這也在預料之內,因為隼鳥號採集樣本,並不是降落在小行星上挖掘,而是靠輕微撞擊揚起沙塵,再把樣本吸進來完成採集的。到了這一步,是誰都不願意善罷甘休,於是,隼鳥二號被提上了日程。

變強了的隼鳥二號

藉著上次的經驗教訓,隼鳥二號在一號的基礎上對不足點進行了改進升級。它的離子發動機推力比原版高了25%,其實就是多加了一臺推進器,通訊部分也改成了雙天線配置,好讓它不會再出現訊號中斷的尷尬。除此之外,為了讓隼鳥二號能採集到小行星更深處的古老岩石樣本,它還攜帶了兩個圓筒形衝擊器,相當於炸藥包,靠爆破的方式炸出更古老的岩層。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:當隼鳥二號接觸小行星表面時會發射一顆鉭質彈丸,激起小行星表面物質。這些物質會進入取樣杆中被收集起來。

為了更好地尋找平坦的採集地點,隼鳥二號用來定點著陸的標記球數量也從3個增加到了5個。不過,改來改去,隼鳥號採集樣本的方式,還是觸碰式的。而且整個取樣過程的持續時間只有一秒左右,用蜻蜓點水形容再合適不過。這次的目標,是距離地球3.4億公里的龍宮小行星。

結果,於2014年發射的隼鳥二號,終於在2020年12月6日,把裝著樣本的密封艙丟回了地球。整體來看,隼鳥二號比原版要成功許多。不過,真正要看的話,它帶回來多少岩石樣本才是關鍵。一開始,學者自己也沒有多大信心,預計重量只有0.1克。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:“龍宮”Ryugu是一顆C型(碳質)岩石小行星。許多科學家認為,這種岩石小行星可能在很久以前與地球的碰撞中,將生命的基本構成元素送到了地球上。

不過就目前公佈的結果來看,隼鳥二號帶回來的岩石樣本中,已經有了大小超過1.3釐米的硬質岩石,說明這次搞爆破採集的方式還是很有成效的。因為三個樣本密封艙只有兩個被開啟,所以到底帶回來了多少,現在還是一個未知數。但比起它的前輩來說,隼鳥二號確實變強了。

那麼,隼鳥二號的技術難度,真的比登月要難嗎?

日本攻克了十七年,依舊無法登上月球

其實要回答這個問題,只需要說一說,為什麼日本到現在都沒有發射月球登陸器,謎底就能解開了。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:飛天號在1990年1月24號發射,是日本第一顆環繞月球的人造衛星。1991年3月30日,經過了九次的月球環繞飛行、第二次太空剎車任務後,飛天號的主要任務也告一段落。

其實早在1991年,日本就成功發射了飛天號月球環繞探測器,成為了世界上第三個具備環月探測能力的國家。之後,日本又在嫦娥一號之前,再次發射了一顆繞月衛星,月亮女神號。但在這之後,日本的探月工程卻匆匆宣佈終止。日本何嘗不想像中國一樣,透過一點一點的進步,最後完成月壤取樣的目標。按照日本的“月球-A計劃”,他們應該在1995年就能發射月球登陸器,可是到了2007年,登月器在歷時17年的研發後仍然沒有成功。最終,日本文部科學省宇宙開發委員會才同意了終止專案的報告。可見,日本其實到現在都沒有掌握軟著陸月球的技術。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:“月亮女神”月球探測器,是由日本於2007年9月14日發射,各探測器上共搭載了15種精密儀器,將圍繞月球執行1年,它將分析月球化學成分構成、礦產分佈、地表特徵等。

日本登月遇到的第一個技術難關是動力系統。

日本發射的隼鳥二號,質量只有0.6噸,而嫦娥五號的重量是8.25噸。如此大的重量懸殊,讓嫦娥五號的推進器可以完成月球軟著陸,並且返回月球軌道的能力。而隼鳥二號的推進器,只夠讓它可以靠近微重力的小行星,如果目標是月球,只會被摔個稀巴爛。當然,也許會有人說,隼鳥號的體積重量小,是為了接近小行星刻意設定的。這一點我們只要看看日本的火箭就能知曉答案。

日本用來發射隼鳥二號的火箭,是自行研發的M5運載火箭,屬於小型衛星才會使用的固體燃料火箭。而運載能力更強的H系列和J系列運載火箭,也只能把一噸重的衛星送上地球軌道。和我國的長征五號遙五運載火箭相比,一個是大炮一個是鳥槍。日本到現在,都沒有發射月球登陸艙的火箭系統。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:日本航天工業有“L系列”、“M系列”、“N系列”、“H系列”、“J系列”等系列火箭,其中“L系列”僅“L-4S”是運載火箭。

其二是返回大氣層的技術難關

隼鳥二號帶回來的岩石樣本雖然比前輩多,但重量依舊有限。除了接觸式採集法限制了樣本數量之外,返回大氣層的方式也限制了樣品倉的大小。隼鳥二號的返回方式是最傳統的彈道式再入返回,說白了就是從地球軌道上減速進入大氣層,像一顆丟擲去的足球。為了抵抗空氣摩擦產生的3000度高熱,返回艙不得不裝載更多的防熱燒蝕材料。而且,為了實現減速,還設計了一個拋掉返回艙外殼的流程設計,進而減少減速傘的過載壓力。這些都壓縮了樣本倉的重量。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:隼鳥二號帶回地球兩個小行星岩石的樣本倉,裡面包括大大小小的岩石,這說明小行星的基岩在硬度方面存在差異。目前對小行星樣本的研究還在繼續進行當中。

而嫦娥五號的返回方式叫做“高速半彈道跳躍式再入返回彈道”。通俗來說就是利用打水漂的原理,在地球大氣層中完成一次跳躍,進而降低速度。這種返回方式在全世界處於領先地位,並且儘可能得降低了防熱材料的使用比例,擴大了返回艙的艙內空間。結果,嫦娥五號帶回來的月岩樣本,是當年前蘇聯三次取樣量的6倍有餘,達到了2公斤。而日本想要突破這一技術,還要花大把的時間去總結經驗。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:“打水漂”遊戲,是用扁型瓦片或石片,在手上呈水平放置後,用力飛出,石片擦水面飛行,石片碰水面後因慣力原理遇水面再彈起再飛,石片不斷在水面上向前彈跳,直至慣力用盡後沉水。

其三,是登陸和對接技術

我國的嫦娥五號在降落時採用的是自主控制,整個動力下降航程有數百公里,在此過程中,地面沒有任何干預,完全是自主選擇的著陸區。而隼鳥二號的著陸探測方式,簡單地讓人髮指。它居然需要先向小行星扔幾個帶有攝像頭的標記球,之後由地面人員根據拍攝到的畫面,確定平坦的著陸點。當然,選擇如此尷尬的方式也情有可原,畢竟隼鳥二號沒辦法停在小行星上,採到的樣本好不好全看落點位置。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:為此,日本還專門向德國訂購標記球MASCOT,這個長得像鞋盒子的小裝置,還能在小行星上面跳一下換換位置。

也是這個標記球,拍攝了有史以來第一張微觀層面的小行星結構。不過,這玩意兒你再怎麼吹,都生不出花來。況且還是人家德國造出來的。

而反觀中國的嫦娥五號所創造的記錄,已經領先世界太多了。首先,探測器深空軌道自動交會,以及在軌樣本轉移封裝技術,都是我國獨有的。再加上月面上升的技術難題已經被我們攻克。嫦娥五號的這套技術,完全可以移植到未來的火星探測計劃中。而隼鳥二號和行星軟著陸技術八竿子打不著,想在未來追趕中國,對日本來說可不容易。

日本能去小行星取樣,為何不能登陸月球?核心技術十七年無法攻克

Tips:“軟著陸”是相對於“硬著陸”方式而言的。一種是物理意義上的著陸,特指航天器經專門減速裝置減速後,以一定的速度安全著陸的著陸方式。

說句很不客氣的話,日本地方太小,想要有覆蓋全球的衛星監控站,都要仰仗NASA的幫助,在以後必然會受制於人。而我國已經已經建成佈局全球的深空測控網,我們想發射什麼,就能發射什麼。單憑這一點,日本的航天業想要超過中國,都是一個國際笑話。

分類: 科學
時間: 2021-06-29

相關文章

為何美國、蘇聯都“不屑”去,中國偏要成為登陸月球背面第一國?

為何美國、蘇聯都“不屑”去,中國偏要成為登陸月球背面第一國?
前言 美蘇冷戰時進行的太空競賽眾所周知,美國和蘇聯在那個時期分別向月球發射了34個(失敗7次,成功27次),47個(失敗15次,成功32次)衛星,共計84個衛星. 但令人奇怪的是,雖然兩國分別向月球發 ...

如果能夠率先登陸月球,蘇聯最終還會瓦解嗎?

如果能夠率先登陸月球,蘇聯最終還會瓦解嗎?
如果蘇聯率先登陸月球,會如何在整體上改變蘇聯呢? 那就得看看他們在1 9 6 1 年4 月加加林回到地球時是如何反應的,還可以看看他們會如何對待 1963 年6 月太空飛行中的第一名女性瓦蓮京娜·捷列 ...

自民黨總裁選舉開鑼,日本政壇去“凡爾賽化”?

自民黨總裁選舉開鑼,日本政壇去“凡爾賽化”?
2021年8月17日,東京民眾戴著口罩走在街頭.當天,日本政府宣佈擴大防疫緊急狀態範圍,對新冠疫情防控不力是導致菅義偉政府支援率下滑的重要因素. (新華社/圖) "我沒有政治世家的血緣.即使 ...

日本成燦都的唯一登陸國

日本成燦都的唯一登陸國
最後日本成為了颱風燦都的唯一登陸國.今天,燦都將橫穿日本,給當地帶來大風和暴雨天氣,堪稱愛國神風[偷笑][偷笑][偷笑]

如果我們在美國之前,率先載人登陸火星,世界會發生什麼?

如果我們在美國之前,率先載人登陸火星,世界會發生什麼?
在美蘇爭霸的時候,美國已經搶在前面登陸過月球了,所以未來就算我們登上了月球,那對全世界的衝擊力都還不夠大,但是,如果我們搶在美國前面登陸了火星,那就不一樣了,你想想啊,那可是火星,所有男人的故鄉,那能 ...

打“鬼”要出重拳!中國海警船直接撞日艦艇,潛艇亮相日本家門口

打“鬼”要出重拳!中國海警船直接撞日艦艇,潛艇亮相日本家門口
9月9日,據日本NHK電視臺報道,釣魚島附近海面上現在早已經不再平靜,中國海警船與日本漁船和日本海上保安廳警進行進行一場激烈的較量.該媒體報道稱在這一次較量當中,中日雙方的船隻直接爆發了正面衝突,中國 ...

9月18日,颱風燦都在上海門口轉向,橫穿日本國土,曾肆虐菲律賓

9月18日,颱風燦都在上海門口轉向,橫穿日本國土,曾肆虐菲律賓
今年的首個秋季颱風,也被稱為今年"風王"的颱風燦都,在上海近海盤旋多日後,終於在17日調轉方向前往日本,最終於17日19時左右在日本福岡縣福津市附近登陸. 這個於9月7日正式被編碼 ...

美國原子彈轟炸日本,天皇都沒投降,為何蘇聯一參戰就投降了?

美國原子彈轟炸日本,天皇都沒投降,為何蘇聯一參戰就投降了?
1945年,第二次世界大戰已經進入了尾聲.歐洲地區戰場上的硝煙已於1945年5月9日消散,柏林的陷落.德國的投降讓歐洲地區的戰爭告一段落.蘇聯紅軍將戰勝德國法西斯的勝利公之於眾之時,遠東地區的對日作戰 ...

日本為啥要主動戳破房地產泡沫
今天來說下日本為啥要戳破房地產泡沫. 當年的日本房地產泡沫有多誇張,當年投向日本東京的房地產資金幾乎能買下整個美國,東京一個街區的房地產資金能買下整個巴黎. 這裡先給大家講講日本房地產泡沫之前發生了啥 ...

日本的電動車夢,埋沒在10年前的一場地震中

日本的電動車夢,埋沒在10年前的一場地震中
智慧汽車戰場如火如荼,國產品牌你追我趕,歐美廠商龍爭虎鬥,唯獨缺了一位重要角色--日系汽車.如果用一句話形容日系純電汽車發展,那必然是"起大早趕晚集". 早在1947年,日本就推出 ...

準備投向日本的第三顆原子彈“惡魔之心”卻差點把美國毀了

準備投向日本的第三顆原子彈“惡魔之心”卻差點把美國毀了
畫面中的東西,其貌不揚,像某個未完成的工藝品. 但其實它是美國準備投向日本的第三顆原子彈的半成品,核原材料鈽239! 1941年12月7日,日本偷襲美國太平洋艦隊基地珍珠港,造成2400名美國大兵喪生 ...

蘇德戰爭時日本為啥不趁機入侵蘇聯?日本的野心,遠比你想象的大

蘇德戰爭時日本為啥不趁機入侵蘇聯?日本的野心,遠比你想象的大
1941年6月22日凌晨,在德國東普魯士臘斯登堡的一處地下室內,元首希特勒秘密簽署了代號為"巴巴羅薩"的攻擊計劃,幾個小時後,三個集團軍群共550萬德軍,攜4900架飛機.3700 ...

1972年,我國放棄日本的戰爭賠償,多年以後才知毛主席是高瞻遠矚

1972年,我國放棄日本的戰爭賠償,多年以後才知毛主席是高瞻遠矚
人們常說,大炮一響,黃金萬兩,任何一次戰爭,都會給交戰雙方造成極大的損失. 因此,每當戰爭結束之後,身為戰勝國的一方,都會向戰敗國索要賠款.曾經的清朝,就因為多次戰敗,簽署了大量不平等條約,給列強們支 ...

日本鎮魂塔:塔底壓著中國238塊石頭,至今不拆除,到底想幹啥?

日本鎮魂塔:塔底壓著中國238塊石頭,至今不拆除,到底想幹啥?
2021年9月18日,是日本發動"九一八"事變90週年.對於這一段歷史,日本始終不予承認,甚至扭曲歷史.這座被日本宣揚"天下一家"的"和平之塔&quo ...

前比利時日資俱樂部總監:中國最優秀的球員,不具備登陸比乙能力

前比利時日資俱樂部總監:中國最優秀的球員,不具備登陸比乙能力
沙特足協的工作人員耶勒-範-坎普在接受沙特媒體採訪時表示,目前中國最優秀的球員,沒有在比利時二級聯賽踢球的能力.不過耶勒-範-坎普透露,優秀球員的說法,並不包括中國的歸化國腳. 耶勒-範-坎普是一名荷 ...

離開中國乒壇夫妻雙雙入籍日本,丈夫曾在大賽中橫掃馬龍

離開中國乒壇夫妻雙雙入籍日本,丈夫曾在大賽中橫掃馬龍
網際網路在全球化.經濟在全球化,體育也在全球化. 歸化,已經成為各個國家快速提升某項領域實力的捷徑,也為一些運動員的職業發展提供了廣闊的可選空間.雖然這種形式或者做法還沒有得到絕大多數人的認可,但歸化 ...

解放軍中的日本女兵,在中國部隊生活7年,回國後晚年結局悽慘

解放軍中的日本女兵,在中國部隊生活7年,回國後晚年結局悽慘
在一家日本護士學校,一位老太太正在向學生們講述著自己在中國經歷的事情,她不無感慨地說:"當初日本剛剛投降,我在中國部隊中服了7年兵役,那些中國將士們都對我們很好--" 底下有學生不 ...

地球正在瘋狂喝水,每年地球內部吞噬數億噸的水!這些水去哪裡了

地球正在瘋狂喝水,每年地球內部吞噬數億噸的水!這些水去哪裡了
地球是人類賴以生存的地方,地球從誕生到現在已經存在了接近46億年,地表71%都是海洋,只有29%的是陸地,地球水資源好像很豐富,其實不然,我們需要的是淡水資源,而海水我們是無法吸收利用的. 蔚藍色的星 ...

1945年,連長娶日本女戰俘,30多年後,孩子繼承上億家產

1945年,連長娶日本女戰俘,30多年後,孩子繼承上億家產
戰爭的殘酷性,沒有經歷過戰爭的人是很難感受到的. 幾十年前,日寇侵華,在中國的土地上大肆屠殺,作為當代人,我們永遠沒有辦法替先輩原諒他們的罪行. 不過,有一位名叫大宮靜子的日本女性,她是一位愛好和平的 ...