亚洲五号卫星节目参数(亚洲五号卫星)

在不久的将来,两个人类探测器将带着不同的小行星纹理样本返回地球。

亚洲五号卫星节目参数(亚洲五号卫星)

隼鸟2号已经完成了6年的使命,于12月6日凌晨降落在澳大利亚南部的沙漠中。而#嫦娥5 #早已发掘成功。预计12月15-16日在内蒙古四子王旗着陆,按原计划带回2公斤月球土特产。

在此之前,日本的隼鸟2号已经飞行了3亿公里,用了6年时间才成功采样并返回地球。日本飞行那么远,深空测控技术那么难。我们的嫦娥五号怎么样?

最终很难取样嫦娥五号或者日本的隼鸟号。今天这篇文章就来做一个全面详细的对比。

目标任务

作为亚航空的强国,日本的能力不容小觑。

日本的隼鸟2号是首个成功采集小行星地下物质样本的国家。事实上,小行星采样并不是第一次。第一次是日本,当时是隼鸟一号探测器。只是这一次,取样难度更大,地下物质是通过撞击获得的。

日本采样的小行星“龙宫”1999JU3距离地球3亿公里。虽然“龙宫”的直径只有1公里,但它被广泛认为含有水和有机物,与46亿年前的地球相似。这就是日本探测器采样的目的,对于研究地球的发展和太阳系的演化具有重要意义。

中国的嫦娥五号这次采集月壤,不仅验证了载人登月的技术,而且对月球的起源、月壤的组成、月球的水以及将来建立月球基地都有非常重要的作用。

太阳鸟2

发射载荷

隼鸟二号由日本H-IIA火箭发射。然而,隼鸟二号探测器的质量只有609公斤。由H-IIA单独发射有点浪费,所以H-IIA当时携带了除隼鸟二号之外的其他三颗卫星。

在中国长征五号出现之前,日本在火箭技术上一直占据亚洲领先地位,比如H-IIB(近地轨道运载能力19吨)和H-IIA(近地轨道运载能力15吨),其中发射隼鸟二号的火箭就是H-IIA。

中国的嫦娥五号由着陆器、轨道器、上升器和返回舱四部分组成,总重量为8.2吨,由长征五号运载。

长征五号系列是中国第一个从整个系统到分系统都采用最新技术的大型液体运载火箭系列。是目前中国最大的航天运输系统工程,新技术比例达到95%以上。是目前国内起飞质量最大、芯径最粗、运载能力最强的火箭,也是亚洲最强的火箭。

长征五号是新一代五米直径低温液体捆绑式重型运载火箭系列。它对近地轨道的最大理论载荷为32~33吨,而对同步转移轨道的最大有效载荷能力为14.4吨。

深空测控及姿态控制

隼鸟-2的deep 空测量和控制由美国航天局的deep 空网络提供支持。由于地球自转的原因,有时测控站无法对探测器在地球后面运动时进行连续测控。因此,在deep 空测控领域,日本和中国都需要与全球测控站合作,实现连续不间断的测控目标。

然而,隼鸟2号的测量和控制仍然面临着一个巨大的问题。由于它所造访的小行星太过遥远,有时探测器会因为太阳系的自转而被太阳或其他行星遮挡,增加了测控的难度。

我国嫦娥五号的测控是在欧洲空局(ESA)的协助下完成的,但测控的距离和难度显然远不如日本的隼鸟二号。

隼鸟-2的姿态控制借鉴了隼鸟-1的经验,增加了两个高增益天线、一个寻星器、一个吉祥物和三个巡逻装置。Hayabusa-1在探索丝川小行星时,两次“接触”小行星都出现了问题,比如高度不正确,收集装置无法正常工作。最大的意外是态度失控。

此外,隼鸟2号升级了自动和自主控制系统,因此任务圆满完成。

嫦娥五号要在月球表面着陆,而且是“软着陆”,所以对测控、姿态控制、自主控制、避障系统都提出了相当高的要求,难度远超隼鸟二号。

在月球点附近,嫦娥五号再次推回,此时的轨道由椭圆轨道变为近圆月球轨道。

嫦娥五号探测器探测月球时,需要用推力器推回去。为了安全着陆,嫦娥五号在月球轨道附近实现了两次“刹车”。第一次制动在月球附近时,嫦娥五号点燃了3000牛顿推力的火箭发动机进行反向减速。经过17分钟的减速,嫦娥五号的速度可以降到被月球引力捕获的程度,然后月球进入绕月轨道。

在月面着陆时,会用发动机反推,让嫦娥五号毫发无损地在月面着陆。

另外值得一提的是嫦娥的自主避障系统,它和中国送上火星的田文一号一样,采用的是自主避障系统。它在接近地面一定高度时减速“悬停”,然后利用光学相机、激光和雷达寻找安全区域着陆。这是与美国相比先进的姿态控制方法,也是世界上唯一的。

引力干扰及采样方式

可能很多网友误以为隼鸟二号在采样前就降落在小行星上了,所以对隼鸟二号赞不绝口,但这里我想说的是:隼鸟二号并没有降落在小行星上,而是在采样过程中“带着它飞”。

龙宫的直径比月亮小得多。

日本这次采样的“龙宫”小行星直径不到1km,引力干扰可以说是微乎其微。隼鸟二号采用的采样方式是逐渐接近小行星,精确控制小行星表面的减速到与小行星相同的速度,相当于在小行星空上“悬停”,然后发射一颗重量为5g的钽弹撞击小行星表面。爆炸溅起的粉尘状物质或碎片被Hayabusa II的采样机械臂收集到样本容器中。然后,一共三次是异地采集。

应该说日本的这种采样方式是很有新意的。“龙宫”小行星由坚硬的岩石组成。为了收集小行星的地下物质,隼鸟2号采用了撞击的方法,这种方法可以敲出岩石下的物质。但缺点是只能收集小颗粒的灰尘和碎片,质量只有100 mg。

Hayabusa“悬停”空进行采样。

由于月球的引力很大,嫦娥五号是地球的1/6,所以必须在采样前准确落月。与隼鸟2号的精确减速不同,嫦娥5号需要比隼鸟多得多的向后推力和精确控制能力来克服月球的引力。

嫦娥采用了“表面采样”和“钻孔”两种采样方式,用机械臂铲挖月球表面的土壤,钻孔获取月球内部的土壤或岩石。采样的样本更丰富,样本更多。但就难度和创新来说,这个环节对日本猎鹰来说就更难了。

嫦娥五号“机械臂”采样

脱离目标、交会对接和重返地球

隼鸟2号没有着陆,而且由于取样的小行星质量太小,引力效应可以忽略不计,只需要一点点火和加力就可以离开,没有技术难度。

关键是嫦娥五号因为要先克服月球引力,需要在月球表面“无支撑”起飞,对自身位置、推力、交会轨道的时间、交会点的计算都提出了非常严格的要求。

当电梯飞到月球轨道时,它要与轨道器对接,将月球土壤样本转移到返回舱,然后在轨道器的帮助下,借助引力弹弓返回地球,从而将返回舱送回地球。

嫦娥五号上升器与轨反组合的月球轨道对接。

重返大气层

隼鸟2号在接近地球大气层时,卸下直径不到40厘米的返回舱,直接扔回大气层。由于体积和质量较小,直接用降落伞成功回收,难度不大。

嫦娥五号的返回舱质量比隼鸟二号大得多,需要在返回过程中使用“桑格/钱学森”轨迹减缓“水漂轨迹”,最后使用降落伞安全着陆。

一枝独秀不是春

日本在航天领域的实力不容小觑,其运载火箭长征五号一直是亚洲的领头羊。而日本依靠的是美国这棵大树,受益但也受到限制。

因此,日本开展的大部分深部空探测任务都是“小而精”、“低成本”、“创新性”的,很多关键技术仍由美国提供。

但是,中国不一样。中国一直走“独立自主”的道路,在航天领域也是如此,既有被逼出来的,也有自己创造出来的。所以中国的航天技术是比较全面的,从发动机到火箭的一小部分,都是自主研发的,综合实力远大于日本。

日本的隼鸟二号探测任务有亮点,也有难点,但总的来说只是局部的技术突破,正所谓“一枝独秀不是春”;

中国的嫦娥五号探测任务是全面的、综合的,更像是“百花齐放春满园”。

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