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自從發射升空以後,嫦娥5號就一直牽動著我們的心,在接下來的日子裡,嫦娥5號不負眾望,在抵達月球之後,僅用了大約2天的時間,就完成了在月球表面降落、取樣以及起飛等一系列步驟。

2020年12月6日,嫦娥5號的“上升器”與“環繞器”在繞月軌道上成功對接,採集到的月球樣本成功轉移到了返回器,自此“月球取樣”工作圓滿成功,下一步就是嫦娥5號啟程返回地球。然而嫦娥5號卻沒有立即出發,而是等到12月12日和13日,才連續實施了兩次“月地轉移入射”,正式啟程返回地球。

為什麼嫦娥5號要苦等6天才啟程返回地球呢?其實這是因為嫦娥5號在等待一個時間視窗——“月地入射視窗”,總的來講,這個時間視窗是基於“最小的燃料消耗量”和“最高的成功率”這兩方面的綜合考慮,其中涉及到地球和月球之間的距離變化、相對位置,以及抵達地球后的降落區域等一系列的因素。

值得注意的是,美國的阿波羅計劃實施了一系列載人登月並返回地球的任務,如果我們將其與嫦娥5號進行對比,就會發現在相似的環節中,美國登月時卻沒有等待這麼長的時間,甚至可以說是“說走就走”,為了說明這個問題,我們不妨拿阿波羅11號來舉例。

在阿波羅11號登月任務中,人類第一次成功地在月球上登陸,來自NASA的資料顯示,阿波羅11號在完成繞月軌道上的交會對接之後,又用了7個多小時的時間來完成宇航員和月球樣本的轉移,在此之後,阿波羅11號就幾乎是馬不停蹄地離開了繞月軌道,啟程返回地球。

那麼問題就來了,同樣是返回地球,嫦娥5號苦等了6天,為何阿波羅11號卻說走就走?

我們都知道,嫦娥5號是一項無人探測任務,這就意味著,嫦娥5號可以長時間地在繞月軌道上停留(這基本上不會消耗額外的燃料),然後在最佳的時機出發,這樣就可以大幅地降低對燃料的需求量以及返回地球的難度,從而有效地提高此次任務的成功率。

那為何美國登月時卻說走就走呢?其實是因為他們不能等,要知道阿波羅11號是載人任務,對於宇航員而言,他們每時每刻都面臨著各種未知的危險,再加上阿波羅11號的生命維持系統,也不足以支援在繞月軌道上長時間地停留,因此美國登月時就需要抓緊時間,儘量做到說走就走。

顯而易見的是,這樣做就會錯過返回地球的最佳時機,這就會造成對整個系統的要求大幅提升,特別是對燃料的需求量會大大增加,正因為如此,美國使用了土星五號運載火箭。

土星五號屬於多級可拋式液體燃料火箭,是人類航天史上運載能力最強的火箭系統,其近地軌道運載能力高達118噸,而其月球軌道運載能力也有45噸之多。由此可知,有了土星五號的支援,阿波羅11號就可以攜帶充足的資源,從而為“說走就走”提供了保障。

值得一提的是,雖然土星五號很“香”,但是這種火箭的造價卻極為高昂,在實施阿波羅計劃的時候,其平均造價就高達5億美元(與一艘核動力航母的造價相當),並且這還不包括驗證和發射失敗的損失費用。就算是美國,也無法長期承受如此巨大的開支,因此在“天空實驗室”之後,他們就再也沒有製造這種火箭。

另外要說的是,嫦娥5號需要精確地降落在內蒙古四子王旗,因此需要更多的時間用來“瞄準”,而阿波羅11號的降落區域則是寬闊的太平洋,相對而言,阿波羅11號返回地球的難度要低很多。

總而言之,嫦娥5號能夠充分利用各種外部條件,將航天器的能力最大化,其極高的價效比彰顯出了我國航天人的大智慧。筆者認為,這種高性價比的做法,將會使我們能夠一步一個腳印地在人類的航天之路上穩步前進。

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