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就在中国嫦娥五号携带月壤,从月球表面点火起飞返航的两天后,12月6日在澳大利亚南部的沙漠地带,日本隼鸟二号探测器样本舱实现了成功着陆,顿时在继嫦娥五号月球采矿后,又一次激起了国际航天界的热议,因为同嫦娥五号的任务相似,日本隼鸟二号也是从外太空的行星上采矿返回的,不过样本舱内装的不是月球土壤,而是来自距地球3亿公里外、一颗名为“龙宫”小行星身上的碎石
由于中国嫦娥五号和日本隼鸟二号是近日航天界发生的两件大事,且两者的任务颇为相似,这使得很多人自然而然的将两者进行比较。那么中日太空采矿探测器在综合技术水平上,到底孰强孰弱呢?
首先我们先详细了解下日本两代小行星探测器——隼鸟号和隼鸟二号。人来历史上首个小行星探测器是日本在2003年发射的第一代隼鸟号,当时隼鸟号历经两年成功到达离地球1.8亿公里外的系川号小行星,但在着陆时并不顺利,第一次降落时就失去了通信,第二次降落也仅停留了一秒钟,未能成功释放着陆器,并出现了燃料泄漏的情况,好在最后还是成功收集到了1500粒岩石颗粒,但根据日本科学家预测,由于着陆时间极短,采集的岩石样本可能是在探测器着陆一刻扬起的灰尘。2010年隼鸟号历经曲折在返回大气层的过程中烧毁,但成功释放了装有岩粒的样本舱,隼鸟号也成为当时全球第一架收集到小行星岩土的探测器。
继隼鸟号发射后,为了进一步扫清小行星探测的技术障碍,真正实现探测器在小行星着陆采矿,时隔11年日本在种子岛宇宙中心成功发射了隼鸟二号,目标龙宫小行星。2018年隼鸟二号成功抵达龙宫,并成功进行了两次采样,第一次主要是着陆收集行星表面的水合矿物质,而第二次采样则更为暴力,隼鸟二号直接向龙宫扔了一枚炸弹,也就是撞击器,炸出了一个陨石坑,目的就是为了采集龙宫地表内最为原始的岩石样本,最终在2019年11月,隼鸟二号采样完成并开始返回地球。
从以上可知嫦娥五号与隼鸟二号的区别主要在探测器本身、深空测控技术、采矿过程等数个方面。
首先是探测器本身,隼鸟二号的重量仅为600多千克,不同于月球,龙宫小行星直径约为900米,质量和体积要远小于月球,引力也非常小。这就意味着隼鸟二号探测器在着陆时,发动机的反推操控要求并不高,隼鸟二号也不会与小行星发生猛烈的碰撞。因此隼鸟二号的取样返回结构非常简单,只由探测器本身和返回舱两部分组成,引力小也使得探测器可以直接一体化着陆,并不需要单独制造上升器和着陆器。
而嫦娥五号探测器总重为8.2吨,超过13个隼鸟二号的重量,主要由上升器、着陆器,返回器,轨道器组成,当探测器抵达月球后,着陆器和上升器分离出来,要从高达1.68千米每秒的环绕速度降落至零,还需要克服月球引力,这对发动机的操作要求极高。当着陆器采矿完成后,上升器携带样本与着陆器分离,被远程控制起飞,与天上的轨道器精准对接,最终返回器在返回地球时,要在大气层经历打水漂式的返回过程,体现着我国已经突破了航天器超高速再入返回技术。由此可见嫦娥五号在探测器交会对接、分离控制、返回等技术上更胜一筹。
其次在采矿取样的过程上,嫦娥五号取样的过程更复杂,难度系数更高,因为嫦娥五号是直接钻取月壤岩石的,钻取机构重达七八十公斤,能够实现铲土、挖土和夹土等多种方式,最终嫦娥五号带回的月壤质量为两千克。而隼鸟二号的采样主要是以撞击器撞击小行星、收取扬起的尘土为主,获取到行星表面的物质有限。因此在取样技术上嫦娥五号的难度更高。
最后大众关注的焦点是深空测控技术。隼鸟二号之所以能在远离地球数亿公里外、停留数年之久,主要是日本在电推、姿态控制和深空通信上做的非常精细,隼鸟二号在深空基线定位精度上体现的能力,确实极为出色,但这种能力是建立在美国NASA的深空测控网的基础上。太空中探测器与卫星的正常运转,离不开地面测控站的支持,而嫦娥五号测控信号的传输,基本是建立在我国深空测控网的基础下,全球具备深空探测能力与独立组建测控网的国家也仅有中美俄三国。
总的来说,日本隼鸟二号在超远距离测控技术上、探测器续航方面更具优势,但嫦娥五号全体系航天深空测控上更出色,是一个国家航天综合技术实力的体现,毕竟我们的目标是太空外的星辰大海。
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