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为什么嫦娥五号的返回器身上贴满了暖宝宝?

本帖由 漂亮的石头2020-12-22 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 太空精酿,著有《下一站火星》《啤博士的啤酒札记》 阅读原文

    嫦娥五号返回器成功着陆后,贴满「暖宝宝」的图火遍全网,还被网友 PS 成各种口耐样子。很多人会疑问,在太空中向阳面零上百度高温、阴影面零下百度低温都不怕,这咋回来后零下 20 度左右就慌了?还得穿上保温层和加热片?

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    但实际上,这是非常有必要的,核心原因就是返回器携带的主要用于姿态控制的推进剂,无水肼 / 联氨。之前介绍过,由于返回速度过快,直接降落的冲击和热量太强,返回器必须通过「打水漂」方式返回。期间,必须控制好姿态,依然需要带有小型发动机。这也是神舟飞船的常态,这些发动机主要用的就是无水肼。

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    联氨 / 肼类(尤其偏二甲肼)是长征系列火箭最经典的推进剂之一,与四氧化二氮一起推起了长征二、三、四几个系列火箭(当然,部分也用液氧液氢)。其中,无水肼,N2H4,常温时无色油状液体,可以不带氧化剂单独使用。在催化剂作用下,能快速分解成氢气氮气。从液态变成大量气体,爆发力极强,好操作效果好,喷口处过催化剂即可。无水肼性质稳定,容易携带保管,因此跟着嫦娥飞几十天都很稳定,实属最优选项。

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    但是,它有一个小小的缺点,熔点低,2 度左右,且剧毒。在太空中其实并不担心凝固,一方面太空的热与冷有办法防御(聚酰亚胺类材料)、且太空中真空并没有对流全靠辐射,另一方面轨道器也能提供足够多的能量和热控,不必担心。但到了地面就不行了,那真是嗖嗖的冷风对流啊,一旦在冰天雪地中凝固,会产生很多潜在的问题,甚至危险。例如,航天员和搜救人员在地面培训期间,重要科目之一就是要对付可能的无水肼泄漏。

    因此嫦娥五号返回器抵达后,先做好保温工作,运到专门的基地,把尚处于液态的无水肼排出去,要比处理凝固的简单和安全很多。

    当然,实在冻住了也能处理,就是麻烦一些。这次能及时贴上,也是因为落得太准了,第一时间搜救人员就赶到现场(当然,最早是一只小动物发现的),能够在冻住前及时贴上去。

    正所谓,最高端的食材往往仅需要最简单的料理方式,最高端的嫦娥五号也仅需要暖宝宝保温即可。

    小细节,大智慧。

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