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01月11日

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

作者 : admin | 分类 : 科技产品 | 超过 9 人围观 | 已有 0 人发表了看法
原标题:日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

隼鸟二号远3.5亿千米外的龙宫小行星,花了6年时间带回了5.4克样品,而早在隼鸟二号之前的2010年,隼鸟一号早就已经于2010年从“丝川”小行星上采样返回了!当然网上也出现了日本航天技术远超中国的声音!

龙宫小行星

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

毕竟人家从数亿千米外的小行星采样返回了,而中国航天却还在38万千米外的家门口折腾,但事实上却是日本在登月发动机上一直无法突破,最终不得不放弃的结局,究竟过程如何,且看下文分解!

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

月球采样和小行星采样,到底哪个更容易些?

凭良心说,没有一个容易,但哪个更难却有答案,我们先给出答案,月球采样更难!但各位朋友可能会有疑问,明明月球距离只有38.4万千米,为什么月球更难呢?

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

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小行星采样和月球采样的相同之处

首先第一点都必须达到第二宇宙速度(地球逃逸速度),小行星采样远在数亿千米外,而月球在38.4万千米外,当然地月系其实可以略小于逃逸速度,但两者也差了不大,因此从逃逸速度上来看,两者应该没啥差别!

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

测控技术差了也不大,都必须全球测控,因为地球在自转,所以要保证任何时候与探测器通信的话,那么必须在全球都有深空测控站,日本有NASA支持,这点要比中国有优势,而中国也有全球测控站,比如向阳红系列测控船和阿根廷的内乌肯测控站等,星链卫星也能派上部分用处,因此两者应该是平分秋色。

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

定位精准度差不多,深空探索,必须有定位技术,而最精准最有效的则是甚长基线测量技术,这个在土星轨道范围内的测控仍然是非常精准的,中国有新疆、云南、上海、佳木斯深空测控天线组成的跨度超过5000千米的甚长基线干涉阵列,日本也有跨度2300千米的VERA干涉阵列,当然日本还能求助NASA,所以两者半斤八两。

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两者采样的不同之处

本文捡些典型地说,如果不足各位请补充,说了差不多的再来说说不一样的,发射小行星探测器和月球采样返回探测器,火箭的载荷大小差别是比较大的,比如嫦娥五号,地月转移轨道必须要达到8吨左右的载荷等级,才能到达月球!因为拼拼凑凑的复杂采样结构,就达到8吨了,你想减少都不行!

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

小行星采样返回的探测器,比如隼鸟二号只有609千克,因此发射它的火箭H-IIA 202型运载火箭也无需太大运载能力,H-IIA的近地轨道大约是15吨(嫦娥五号的运载火箭长征五号的近地轨道载荷25吨以上),和长征七号的水平差不多!

H-IIA火箭

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降落和起飞过程不一样

小行星质量太小,逃逸速度可以忽略不计,但月球不行,它的环绕速度大约1.68千米/秒,逃逸速度至少得2.4千米/秒,因此在小行星上降落和起飞,几乎就不需要考虑太多(当然测控技术还是有难度的),而在月球上起飞,那需要考虑的实在是太多了,比如降落火箭减速,起飞火箭加速,以及两者在月球上的发射平台等等。

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

样品采样以及转换样品方式,月球采样和小行星采样差别很大,只能说两者各有特色,但月球采样不一样,需要对接后将上升器中的样品转换到返回舱中,这个月球轨道对接难度相当高,而样品转换则更难,所以从月球采样难度是相当大的。

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

离子发动机

日本的两个发动机都是用了离子发动机技术和化学发动机技术,两次数年的稳定工作,使得日本的离子发动机技术经受住了考验,尽管隼鸟号的四个发动机挂了三个半,而最后一个能用的发动机是两个发动机能用的部件凑合出来的!

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

尽管磕磕碰碰,但日本取得了大量的经验,从这一点来看,日本离子发动机技术是领先的,不过中国未来的空间站核心舱用的就是霍尔电推离子发动机,技术起点极高。

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

日本的登月发动机无法突破,到底是怎么回事?

上文中我们说了登月时的减速和起飞过程,这个两个过程中,降落更难,因为在探测器降落月球的过程中,需要逐渐降低速度,最后选定地点降落时还得悬停,最后再降落,因此需要一台无级调节推力的变推力发动机,嫦娥五号用的是7500牛顿的变推力发动机!

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

日本曾经在九十年代就提出要和阿波罗计划一样,登月并采样返回,再不济也要向苏联一样从月球上无人采样返回,因为1990年日本就向月球发射了探测器,这是继美苏之后的第三个向月球发射探测器的国家!

1990年发射的飞天羽衣号

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

似乎事情正朝着一帆风顺的方向发展,但此后到2007年日本才发射了第二个月球探测器月亮女神,比中国嫦娥一号还早那么一个多月,而此后中国则是:

2010年10月1日发射了嫦娥二号
2013年12月2日发射的嫦娥三号在虹湾登陆成功
2014年10月24日嫦娥五号T1飞行器以水漂弹道从月球轨道返回成功在内蒙古成功着陆
2018年12月7日发射的嫦娥四号在月球南极艾肯特盆地冯卡门撞击坑着陆成功
2020年11月23日发射的嫦娥五号在月球风暴洋北部的吕姆克火山附近采样并成功返回地球!

一连串的成功让大家觉得中国探月计划成功是天经地义的,似乎人人都能成功!而日本则再无后续探月计划,而真正背后的原因则是日本的登月变推力发动机一直不成熟,直到最后放弃!

日本实力雄厚,为何不去月球采样,却发射隼鸟奔袭3.5亿公里?

当然一个落月技术无法突破,日本在登月技术上就会落下很多,比如自主着陆技术,月面起飞技术,水漂弹道返回技术,而中国在月球探测上突破后,2021年天问一号将在火星登陆,未来的2028年将会执行火星登陆并采样返回,基本上中国的航天技术和中美俄差别并不是特别大,但日本已经远远被抛在身后了!

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