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在50年前,阿波羅11號載人飛船成功登陸到月球表面,我們人類終於到達外星球表面,當這些宇航員返回地球時,還帶回了一些月球土壤樣本。通過研究、分析這些月球樣本,科學家發現了很多關於月球的祕密。時至今日,雖然,我們人類沒有再次踏上月球表面,但是越來越多國家參與到探索月球、登陸月球。

說到登月,相信很多朋友都會聯想到我們的嫦娥4號探測器和玉兔2號月球車,堪稱我們人類登月的經典。因為這是我們人類首次登陸到月球背面,隨著這些探測器的到來,月球背面很多不為人知的祕密曝光在我們面前。當前嫦娥4號探測器和玉兔2號月球車已經在月球表面正常運行了一年多時間,發回了大量月球的資料和照片,讓我們看到了月球背面景象。

進入2020年,我們國家探月三期專案也即將展開。據《中國航天科技活動藍皮書(2019年)》的科學報告,我們國家在今年將會發射嫦娥五號探測器,在這一次探月專案中,將會實現中國首次月球取樣返回地球。簡單地說,就是發射月球探測器前往月球表面,帶一些月球樣本返回地球。取樣返回的專案,比此前環繞月球、著陸月球更具挑戰性,因為還需將探測器成功帶回地球。而這些探測器是怎麼離開月球返回地球的呢?

相信大家都知道,當我們向天空中丟擲一個物體時,這個物體最後會掉到地面。當然,如果我們拋射物體的速度很快,達到地球的第一宇宙速度,這個物體就會環繞地球飛行,不會掉回地面。如果我們拋射物體的速度超過地球的第二宇宙速度,它將會遠離地球。這主要是因為受到萬有引力的束縛,我們人類曾經沒法離開地球。不過隨著大推力運載火箭的出現,讓我們可以達到、超過地球第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度,可以飛往宇宙深處。

但是,月球表面並沒有大型的發射場,也沒有大推力的運載火箭,登陸到月球表面的探測器/飛船,是怎麼離開月球返回地球的呢?雖然,看起來離開地球很吃力,但是在月球表面,離開月球的難度並不是很大。主要是因為月球表面的重力相對較小,所以月球的逃逸速度(即第二宇宙速度)也會較低,僅為2.4千米/秒,所以飛行器只要稍微加大推力進行加速即可達到這個速度。

如果按照50年前阿波羅登月飛船的模式,當探測器到達月球軌道以後,會釋放一個著陸器將探測器、上升飛行器送到月球表面,而軌道飛行器則留在月球軌道上。當探測器完成月球表面的取樣工作以後,會由上升飛行器將這些樣本送上月球軌道。當然,這時候上升飛行器其實就是充當了運載火箭的角色,將樣本“發射”到月球軌道,最後與軌道飛行器進行對接,由返回艙將這些樣本帶回地球。

雖然,我們在2020年只是發射探測器從月球表面取樣返回地球,但是可以認為,這是為我們未來載人登陸月球做準備。因為,我們國家也有載人登陸月球的計劃,還計劃在月球表面打造月球科考站。所以,在載人登陸月球之前,先實施月球取樣返回,其實是驗證從月球返回地球的技術。

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