最新消息,韩国时间8月5日8时7分,一枚SpaceX猎鹰9号火箭成功从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角40号航天发射场发射升空,火箭整流罩内装的不是SpaceX星链卫星,而是韩国的探月飞船“Danuri”号。

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这是韩国首次执行探月任务,准确来说,“Danuri”号应该叫做月球轨道飞行器,因为“Danuri”号将飞行在高度100公里、倾角90度的月球环绕轨道上,然后使用多种探测仪器对月球地表进行探测。

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根据韩国航天局(KARI)的报道,“Danuri”号计划在2022年12月16日切入月球轨道,算算时间,现在才8月初,因此,“Danuri”号要在外太空中飞行4个多月后才切入月球轨道。

疑问来了,地球与月球之间的平均距离才区区38.4万公里,在2020年11月,我国的嫦娥五号月球探测器只用了112个小时就成功切入了环月轨道,为何“Danuri”号探月飞船要连续飞行4个月呢?

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“Danuri”号有何先进之处呢?据了解,此次探月任务耗资约1.8亿美元,“Danuri”号净重550公斤,主要由四部分组成,6台科学仪器、两个太阳翼、可使用S 波段X波段通讯的通讯系统和动力系统。

6台科学仪器分别是月球地形成像仪(LUTI),广角偏振相机(PolCam),KPLO 磁力计 (KMAG),KPLO 伽马射线能谱仪 (KGRS),延迟容忍网络实验 (DTNPL),ShadowCam ( NASA )。

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这6台科学仪器负责测量月球资源,例如,月球表面上的氦-3、铀、水冰、硅、铝、天然金属铁 (Fe 0 )和羟基离子 (OH - )等物质,并绘制月球地形图,为未来的月球探测器选择最佳着陆点。

“Danuri”号轨道飞行器只是韩国探月的第一阶段任务,第二阶段任务包括了一个月球着陆器,一个月球轨道飞行器,一个重约20公斤的月球车,第二阶段任务计划于2025年发射,并使用KSLV-2韩国运载火箭。

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“Danuri”号动力系统由四个30牛顿推进器和四个5牛顿推进器组成,30牛顿推进器主要用来增加飞行速度和切换飞行轨道,而5牛顿推进器主要用来保证正确的飞行姿态,例如将太阳翼朝向太阳,科学仪器难焦月面。

由上述可知,“Danuri”号最高只能提供120牛顿的推力,然而我国嫦娥5号月球探测器最高可以提供3000牛顿的推力,因此,“Danuri”号无法像嫦娥5号那样直飞月球,只能使用“弹道月球转移(BLT)”慢慢转移到月球轨道。

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弹道月球转移(BLT)是探月飞船以最低能量方式来实现转移到月球轨道的目的,是目前最节能的一种方式,不过弹道月球转移(BLT)的缺点也非常显著,那就是需要消耗大量的时间,直飞四天,BLT需要四个月。

弹道月球转移(BLT)就是航天器以弹道式的轨道来飞行,只需要很小的轨道修正,可能只用低功率的离子推进器,就可以落入所需的轨道,因此,“Danuri”号只需要极少的燃料,就可以切入月球轨道。

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“Danuri”号是世界上第六个使用弹道月球转移(BLT)的探月飞船,1990年,日本海腾(Hiten)宇宙飞船首次使用“弹道月球转移(BLT)”进入月球轨道,2004年,欧洲航天局的月球环绕器SMART-1再次使用BLT方式。

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2011年,美国两个小型航天器GRAILA(Ebb)和GRAILB(Flow)使用BLT方式转移到月球轨道,2018年,欧洲航天局的贝皮科伦坡(BepiColombo)也使用弹道月球转移(BLT),计划飞行数年进入水星轨道。

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2022年,美国的顶点(CAPSTONE)月球轨道飞行器也使用了弹道月球转移(BLT),顶点于2022年6月28日发射,到现在也没有进入月球轨道,看来是真的慢啊,不过很节能。

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韩国探月飞船“Danuri”号推力最多只有120牛顿,在推力不足的情况下,使用弹道月球转移(BLT)方式,慢慢转移到月球轨道,不需要耗费太多燃料,但是飞行时间却变得很漫长,需要长达4个月的时间。有趣有料的科学内容请关注唯一的微信公众号:有趣探索