月壤都快研究透了!它到底是怎麼回月球軌道的?

SPACENEWS在2021年9月6日報道,去年完成嫦娥五號在月球取樣任務的嫦娥五號軌道飛行器正在前往月球!

月壤都快研究透了!它到底是怎麼回月球軌道的?

相信大家看到這新聞時一定有些懵,這月壤早就帶回地球了,2021年7月13日,13家國內科研機構獲得了17。4764克月壤,即將展開後續科學研究!這嫦娥五號軌道器居然還在天上飛,它是怎麼回到月球的?

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嫦娥五號飛行器:不走尋常路

種花家看到這新聞也是心中一凜,不過仔細想想,嫦娥五號返回艙降落地球之前還寫過一篇關於“嫦娥五號軌道器”未來用途的猜測,只是後來沒有人關心它的去向,寫過就算數了!

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但從理論上來看,嫦娥五號的軌道器的速度仍然是可以回到月球軌道的,而且它還不只是回到月球軌道,它能幹的事情還有不少!

嫦娥五號軌道器,它“走”什麼路回到月球?

這一點我們得了解下返回艙從月球返回的幾個細節,因為魔鬼就隱藏在細節中,我們將從這發現它能回到月球的秘密:

1、2020年12月12日9時54分,嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施了第一次月地轉移入射,從近圓形軌道變為近月點高度約200千米的橢圓軌道;

2、2020年12月13日9時51分,嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施了第二次月地轉移入射,組合體進入月地轉移軌道;

3、2020年12月17日1時許,北京航天飛行控制中心注入導航引數,組合體在距南大西洋海平面高約5000千米處解鎖分離,軌道器完成規避機動;

4、2020年12月17日1時33分,嫦娥五號返回器在距地面高度約120千米處,以

接近第二宇宙速度高速進入地球大氣層

5、2020年12月17日1時59分,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸,任務完成;

其實上文5步中與軌道器返回月球相關的就只有“

接近第二宇宙速度高速進入地球大氣層

”這一句,返回艙以第二宇宙速度返回地球,使用的水漂彈道減速後再次返回大氣層,經過兩次減速後再執行返回的開傘降落等動作。

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也就是說軌道艙和返回艙在分離時兩者的速度是接近第二宇宙速度的,從月球軌道到地球附近分離,組合體沒有減速,因此分離後的軌道器具有同樣的速度,只要具有這個速度,那麼它未來的結局就是重新脫離地球,因此軌道器在經過近地點後,它將以一個超級大橢圓的軌道重新返回月球!

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軌道器返回月球時,月球還在那裡嗎?

這是一個非常有趣的問題,因為從月球返回地球軌道大約花了4天不到一點的時間,從地球返回月球也差不多需要這個時間,來回所需要的時間大約略微超過7天,然而月球只要27天繞就能繞地球一圈,這7天多時間月球已經轉過1/4圈,也就是62萬千米。

月壤都快研究透了!它到底是怎麼回月球軌道的?

當嫦娥五號重新回到原來出發的位置時,月球已經在62萬千米以外,怎麼辦?所以必須在近地點時候變軌,將遠地點的位置調整到新的月球所在的位置,那麼當嫦娥五號的軌道器到達新的遠地點時,月球也剛好出現在那裡!

月壤都快研究透了!它到底是怎麼回月球軌道的?

其實這就是航天器發射時的套路,就像嫦娥五號從地球軌道出發時對準的方向,是月球數天後將要到達的位置,說到底還是我們的火箭速度不夠快,比如能在一分鐘內到達月球,那麼對著月球去就可以啦。

嫦娥五號飛行器,未來它要走向哪裡?

不過嫦娥五號返回月球軌道時它並沒有進入環月軌道,而是去了日地的拉格朗日L1點,這是距離地球約150萬千米,在太陽和地球引力相等的點,這裡也是航天器的常駐點之一,比如著名的ESA的SOHO衛星,我們對太陽很大一部分認識與空間天氣的預告都來自SOHO衛星。

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在L1點上還有另外3個探測器:全球地球空間科學(Global Geospace Science,GGS)探測器、先進成分探測器(Advanced Composition Explorer,ACE)、和深太空氣候天文臺(Deep Space Climate Observatory,DSCOVR。

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當然L1點常年都在“凌日”狀態,因此探測器都是在繞著L1點的李薩如軌道,這是一個透過L1點垂直於地球和太陽連線的一個平面,以L1點為中心,遵循橢圓的李薩如軌道,大約6個月繞L1點一週。

月壤都快研究透了!它到底是怎麼回月球軌道的?

2021 年 4 月,嫦娥 5 號從日地拉格朗日點 1 觀測到的地球和月球。圖片來源:CNSA

當然嫦娥五號到達那裡後就成為了L1點的第五個探測器,因為嫦娥五號上的燃料比較充裕,從3月份到達L1點後一直停留在那裡對太陽展開研究,不過近日有訊息,嫦娥五號已經離開了L1點,預計在UTC時間9月9日飛越月球。

月壤都快研究透了!它到底是怎麼回月球軌道的?

但接下來要怎麼操作,CNSA並沒有公佈訊息,不過從軌道來判斷,嫦娥五號應該是回到地月系,可能會泊入月球軌道,一旦減速進入繞月軌道,那麼未來想要離開那就難了,不過繞地探測沒意思,那麼多衛星還沒看夠?

月壤都快研究透了!它到底是怎麼回月球軌道的?

所以種花家判斷,嫦娥五號的軌道器泊入月球軌道的機率極大,未來它的最終去向也可能在月球軌道展開探測,直至受控墜毀月球。

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