嫦娥五号月球外面无人采样返回地球美国科技领先为何不做?_阿波罗_宇航员
阿波罗11号宇航员月面活动录像
在干完所有事情后,两名宇航员回到代号为“鹰”的着陆器,准备回到地球。就在这时候,奥尔德林的航天服把仪表板上一个掌握发动机开关的手柄给碰断了,如果开关打不开,上升火箭无法供电,“鹰”就没办法离开月球。两名宇航员折腾了好一下子,出了许多汗,末了用一支笔插进去把开关给拧开了。
奥尔德林用这支笔触发了开关
国际标准韶光7月21日17:54:00,随着爆炸螺栓解锁,“鹰”从月球表面腾空而起,向上进入环月轨道;21:24与期待在环月轨道上的“哥伦比亚”指令舱会合;21:35两舱成功对接;23:41“鹰”被抛弃,阿波罗飞船开始返回地球;7月24日,阿波罗返回舱溅落在太平洋上。
阿波罗11号在环月轨道上纯手动对接
阿波罗11号登月的全体过程出乎猜想地顺利。除了奥尔德林将开关碰断又奇迹般地用一支笔挽救了“鹰”之外,另一个可以拿出来说道的波折发生在地面:在阿波罗飞船返回的过程中,关岛地面站的天线“轴承卡住了”,为了担保通讯畅通,站长师长西席10岁的儿子格雷格站了出来,用他的小手伸入机器为轴承抹上黄油,再一次拯救飞船。为此阿姆斯特朗特意向这个孩子表达了感谢。
美国是如何做到的?常常有人以阿波罗登月为例,说美国科技领先我们50年。那么50年前美国人究竟是如何做到这统统的?
宇航员在月面上放置地震仪
从大环境讲,当时正处于美苏全方位争霸的期间,苏联在太空探索方面先行一步,他们第一个发射了人造地球卫星,第一个将宇航员加加林送入太空,第一个发射了环月卫星并在月球实现了无人探测器软着陆。美国作为当时天下上新兴超级大国自然不甘人后,肯尼迪总统起誓要在1970年前将人类送上月球。
鉴于上世纪六十年代的主流打算机仍处于弘大笨重的电子管时期,晶体管是新生事物,由几个晶体管凑集而成的集成电路刚刚被发明,即便是美国也没有能力履行远间隔的无人深空探测,由于这须要打算机强大算力支持,并且这台打算机要足够小足够轻,没有人能做得到。
1960年代打算机部件快速发展,阿波罗依然采取磁芯存储器
办理问题的唯一办法是人。用经由永劫光反复演习的人来完本钱应由打算机完成的大量事情,算计力有限的算机则作为赞助工具进行弹道运算,而将人送上月球就须要依赖弘大的运载火箭。
冯·布劳恩与土星五号引擎
二战之后,美国和苏联从德国网罗了一大批科学家,个中就包括著名的航天科学家冯·布劳恩。在他的领导下,美国打造出了空前绝后的F-1火箭发动机和同样空前绝后的“土星五号”运载火箭。美国人的思路是这样:既然我无法实现登月的自动化,干脆就用大火箭把人送上天,让人去充当传感器和打算机,这样一举多得。
如果你翻一翻阿波罗打算机留下来的档案文件,就会赫然创造,阿波罗的宇航员们个个都是"话痨",他们与休斯顿中央的通话从来就没中断过,事无年夜小都会与地面沟通,包括听到了什么声音、哪个指示灯亮了、将要拨动哪个开关等等,切实其实是“口水多过茶”,无线电因此成了阿波罗机组的生命线。
宇航员通过语音与休斯顿密切沟通
最原始的导航只管月球是间隔地球最近的一颗星,但38万公里的间隔对付人类来说依然是征途漫漫。中国古人说“失落之毫厘谬以千里”,用在登月之旅上是一点也不为过。阿波罗的宇航员是怎么把飞船开到月球又准确上岸的呢?
首先,NASA让麻省理工学院和雷神、IBM公司一起联合打造了几台导航打算机,分别装在土星五号火箭、阿波罗指令舱(返回舱)和着陆器-上升器组合体“鹰”里。这几台打算机紧张用于打算火箭弹道,调度发动机推力及掌握方向。
阿波罗指令舱掌握面板密布开关,中部偏右是导航打算机
但那时候打算机的算力和存储量不仅不如今天的一台打算器,乃至比一张音乐贺卡的芯片还差,你不能指望它做太多的事情。阿波罗登月紧张依赖人。
在阿波罗飞船里安装了繁芜的光学不雅观测设备,包括带刻度的望远镜、还有可调节的太空六分仪。宇航员须要记住太空中一些恒星的位置,以及它们与太阳、玉轮的相互关系,用望远镜和六分仪丈量角度,再把参数手动输入打算机,看飞船是不是偏离了目标。
宇航员依赖六分仪和星图导航
而在登月的过程中,宇航员则须要记住登月舱下方月球表面的地形地貌,哪儿有一座山、哪儿有一个坑、哪儿有一条沟,用六分仪瞄准它,再用打算机打算。当打算机去世机时,宇航员须要手动掌握操纵杆勾引飞船着陆,当然,这时候宇航员很忙,他们没韶光再去翻厚厚的导航日志。因此在永劫光的地面演习中,宇航员须要反复对照画师们画在墙上的月面照片,把它背下来并谙熟于心。
宇航员须要记住月面地形以便手动降落和起飞
50年前美国能完成嫦娥五号的任务吗?答案显然是:不能。
50年前的科学技能水平只管已经突飞年夜进,但完备无法做到自动化和智能化。当时的美国为了夺得太空竞赛的领先地位,不惜血本打造强大推力的土星五号飞船,将人送上太空、以人的眼睛代替传感器、以人的大脑代替打算机、以人的双手代替自动掌握设备,加上地面强大通信能力的密切合营,才能实现载人登月的壮举。
而对付月球无人软着陆、月面无人探测、采样和封装、月球轨道无人掌握、交会对接等等技能,你首先须要的是高灵敏度的传感器和掌握器、强大的打算机、部分人工智能、地面精准遥测技能以及高速超远程无线数字通信支持。而这统统在上世纪六七十年代都是无法想象的。
阿波罗11号拍摄的地球更俊秀
在阿波罗操持结束后的几年里,苏联人一共完成了三次月面无人采样和返回,他们采取的办法是上升器跳过环月轨道接力,直接从月球表面发射回到地球。在严格的荷载限定下,月球-24号飞船仅取回170.1克月壤样本,但这已经是相称了不起的航天科学造诣了,美国一次也没有做。
时期在发展,科学在进步,美国在月球探索上确实曾经走在世界的前面。同时我们也看到,四十多年来美国人再没有踏足过月球,未来十年他们也没有能力再次回到那里。我们正奋起直追,嫦娥五号不仅实现了月球采样返回,同时也为将来可能的载人登月完成了技能验证,只要我们乐意,就一定能够做到。
嫦娥五号月面起飞返回地球
我们的征途是星辰大海!
#科学燃操持#
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