阿波罗登月计划是美苏冷战时期诞生的太空奇迹。为了将人类送往遥远的月球,美国在11年间投入了255亿美元,占当时美国全部科技研发支出的20%。共有20,000家企业、200多所大学和80个研究机构参与,动员超过300,000人。
Tips:阿波罗11号阿波罗11号是美国宇航局阿波罗阿波罗计划的第五次载人飞行任务,也是人类首次登月任务。
但是,由于成本高,没有收益,自1972年12月第六次成功登月后,美国就再也没有重启登月计划。从1969年7月16日首次载人登月成功算起,半个多世纪过去了。其他国家,更不用说载人登月了,发射过月球着陆器的国家少得可怜。这一度让阴谋论者怀疑登月的真实性。一些人至今还不相信当时的科技水平真的能完成这一壮举,还在阿波罗11日登月的视频等细节中寻找不合理的地方。
小贴士:月球是一个围绕地球公转的球形天体,是地球唯一的天然卫星。月球表面布满了小天体撞击形成的撞击坑。
阴谋论者最喜欢说的就是阿姆斯特朗插上美国国旗时,展开的国旗仿佛在风中飘扬。要知道月球的大气层很稀薄,所以月球上没有风,国旗是不可能飘起来的。这种现象不仅在阿波罗十一号上有,在之后的五次登月中,国旗都是这样插上的。
我国的嫦娥五号月球车在月球上展开的旗帜,非常扁平。为什么时隔半个世纪,两国在月球上插旗的样子却截然不同?阴谋论者的怀疑是真的吗?
美国国旗为什么飘扬?
首先可以确认的是,美国的阿波罗计划当然是真的,人类确实在上个世纪登陆了月球。我国、苏联和其他国家的科研机构从来没有怀疑过这件事的真实性。
Tips:月球土壤月球土壤是指月球上特有的土壤。研究发现,月球土壤中含有天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。
因为美国已经向包括联合国在内的全球145个国家捐赠了月球土壤样本。1978年,我国收到了美国捐赠的1克月球岩石样品,其中0.5克用于研究。在接下来的4个月里,发表了14篇研究论文。美国人如果在阿波罗项目上作弊,全世界的科研机构不可能不看到。尤其是苏联不可能放过与美国对峙的良机。
既然美国登月是真的,为什么国旗好像在风中飘扬?
Tips:美国国旗呈长方形,由红、白、蓝三色组成。旗帜上的13条红白交替条纹代表13个原始殖民地,50颗白星代表50个州。
首先说一下为什么国旗可以无风展开。美国在设计国旗时,考虑到了月球上无风的条件。因此,国旗的旗杆被设计成数字七的样子。国旗不仅与侧面的旗杆相连,而且与顶部的旗杆相连,因此组装后会展开。
至于为什么国旗看起来皱巴巴的,好像在风中飘扬,一方面是因为另外两侧没有固定,所以很难弄平;另一方面,它是国旗的材料。
当年的这批国旗是美国AnninFlagmakers制造的,成本只有5.5美元。它们是用普通的尼龙纤维编织而成。普通尼龙对极端温度环境的耐受性有限。在-30度左右会变脆,达到350度左右就会熔化分解。
温馨提示:尼龙是世界上最早出现的合成纤维,是聚酰胺纤维(锦纶)的统称。尼龙的合成是合成纤维工业的重大突破,也是高分子化学的一个非常重要的里程碑。
月球的昼夜温差很大。夜间气温为-200摄氏度,白天地表温度可达150摄氏度。在如此恶劣的环境下,普通尼龙旗的材质已经变脆。此外,国旗在着陆舱内一起卷着,到达月球后才展开。这时候的尼龙材质已经发生了变化,没有办法完全压平,所以呈现出皱巴巴的样子。
为了赶进度,美国没在国旗上花太多心思。毕竟我也没想过让星条旗永远飘扬,只要能拿出来拍个照再穿上就行了。负责制造国旗的安宁制旗公司负责人表示,这些国旗早该化为灰烬,很难想象它们能在月球上停留50年。
Tips:真空的意思是指给定空间内低于大气压的气体状态,是一种物理现象。在“虚空”中,由于没有介质,声音无法传播,但电磁波的传播不受真空的影响。
不过,这些理由并不能说服阴谋论者,因为在阿波罗11号的视频中,阿姆斯特朗插旗的时候,国旗是左右摇摆的,插上之后,国旗也微微摇晃。阴谋论者认为,这是人间造假的证据,旗帜不可能无风自动升起。
其实,国旗之所以会左右摆动,恰恰是它处于真空状态的证据。我们可以自己做一个简单的实验来验证一下。例如,拿一张纸来回扇动,你会发现只要你的手停下来,纸很快就会恢复平静。这是因为地球上充满了大气层,受到空气阻力的束缚,失去力量的纸会很快平静下来。在没有大气层的月球上,哪怕是轻微的摇晃,都能让旗帜飘荡很久。
温馨提示:空气阻力是指空气对运动物体的阻力。汽车、轮船、铁路机车等在运行时,由于前方空气的压缩,两侧表面与空气的摩擦,尾后空间成为局部真空,由这些影响。
相信这些回答已经触动了阴谋论者的灵魂深处。旗帜似乎在风中飘扬,这只是一种正常的自然现象。美国当年太着急了,所以忽略了很多细节。仅仅在月球上插一面旗子就闹出了不少笑话。
今天的美国国旗在哪里?
正如国旗制作者所担心的那样,今天留在月球上的美国国旗可能无法辨认。纵观阿波罗计划,美国一共在月球上插上了6面国旗。根据美国2009年发射的月球勘测轨道飞行器LRO传回的月球照片,可知其中三面国旗依然竖立。这大大超出了人们的预料。
Tips:美国月球勘测轨道飞行器LRO是美国发射进入月球轨道的无人航天器。LRO首次任务的主要目标是完成美国的外层空间探索计划。
其中,照片中还可以看到阿波罗12号、16号、17号的国旗,但是已经找不到15号着陆点的影子了。可能是拍摄角度的问题,也可能是真的。倒下了。唯一可以确定掉落的国旗是原来的阿波罗11号旗。
由于月球土壤没有水分,土层下有尖锐的岩石碎片,类似于坚硬的戈壁滩。所以想要在月球上插上一面国旗,对于宇航员来说着实不容易。当年,阿姆斯特朗和奥尔德林在插上国旗时遇到了很多麻烦。由于事先准备不充分,他们用了各种方法,旗杆只插入土里20多厘米。这显然是不够的。结果,当着陆舱返回月球轨道时,火箭的废气将国旗吹落了8.2米。奥尔德林亲眼目睹了整个过程。这也是唯一可以确认确实掉落的美国国旗。
Tips:阿姆斯特朗于1969年7月21日成为第一位踏上月球的宇航员,也是第一位在地外天体上留下足迹的人类成员。
阿波罗登月计划后,大家吸取教训,故意把国旗插在比较远的位置。插的过程也是欢乐的。宇航员首先需要用锤子将旗杆下部敲入地面,然后将国旗插在上面。不过,阿波罗在12日遇到了新的问题。国旗上的横杆断了,根本没办法保持水平。所以在拍照的时候,宇航员们不得不抓住上面的横杆强行展开。所以,国旗到现在应该还是垂着的。
不过,更严重的问题是,这些旗帜即使没有化成粉末,也极有可能已经褪色。由于月球没有臭氧层保护,太阳光中的紫外线和来自宇宙的高能辐射会直接照射到月球表面。
Tips:臭氧层是大气平流层中臭氧浓度高的一层。紫外线在高空被臭氧吸收,对大气层有增暖作用,同时保护地球上的生物免受远紫外线辐射的伤害。这些高能辐射会破坏高分子物质的化学键,这就是为什么我们挂衣服晒太阳越来越白的原因。而留在月球上的星条旗,可能已经全部褪色,变成了一面白旗。这样的结果多少有些失了大国风范。相比之下,我国在月球上竖起的第一面五星红旗,在材料上要比美国可靠得多。
登月首个五星红旗有哪些黑科技?
与嫦娥三号和四号使用的彩绘国旗不同,嫦娥五号着陆器还搭载了一面由织物制成的国旗。这面红旗长30厘米,高20厘米,约一张A4纸大小,重量只有12克。加上金属支架和弹簧装置,总重量约为1公斤。它在着陆器完成采样后弹出了旗帜。
Tips:嫦娥五号由中国国家航天局研制,是中国首个开展月表无人采样返回的月球探测器,是中国探月工程的收官之战。
拍照后,着陆器和红旗永远留在了月球上,返回者终于带着月球土壤样本返回了地球。这面留在月球上的五星红旗的研制,也是费了一番功夫。它由武汉纺织大学研发制造,采用可抵御月球极端环境的高分子复合面料。
为了让国旗能长久地挂在月球上,武汉纺织大学徐伟林教授带领的团队用了整整一年的时间来挑选面料,最终选定了30种纤维材料作为候选。经过随后的耐高温差和防尘测试,研究人员发现任何一种单纤维织物都无法满足所有要求。只有将多种面料组合在一起,才能让国旗在极端环境下不变形、不褪色,所以最终做出了这个决定。聚合物复合织物。Tips:纳米材料是指在纳米尺度范围内(1nm~100nm)在三维空间至少有一个维度或以它们为基本单元组成的材料。这是指随着粒径的减小,纳米晶粒表面原子数占原子总数的比例急剧增加而引起的性能变化。
主要采用国产高性能芳纶纤维材料,采用嵌入式纺织技术,将微纳米丝粉固定在面料上。在诸多黑科技的加持下,这面国旗在紫外线照射下不会变性褪色,在正负150度的温差下仍能保持结构完整。而且,纳米材料的加入也让国旗不会粘在月球的尘埃上,保持鲜红的颜色。
这个看似简单的红旗,却倾注了科研人员八年的心血,整个研发过程也并非一帆风顺。例如,在第一次极端环境测试中,国旗出现了红黄串色的现象。后来采用高分子材料嵌合体技术,终于解决了国旗上的串色问题。今天,世界上只有这种面料能保证在长期的宇宙射线照射下仍能保持鲜艳的色彩。
Tips:天问一号探测器担负着我国首次自主火星探测任务。2021年6月11日,首批科学影像图发布,标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。
这项技术的应用不仅限于制作国旗。据悉,徐伟林教授带领的研发团队也参与了问天一号项目,主要负责材料在火星着陆器缓冲装置上的应用。在今年的疫情中,武汉纺织大学还研发出具有杀菌抗病毒功能的口罩、能有效阻隔病毒的防护服、家庭自测试纸等技术。不仅可以研发口罩,还可以服务于军工、航天等行业。我国的科技水平已经到了百花齐放的发展阶段。
结语
为了让中国的五星红旗飘扬在月球上,我国科技工作者历经八年的研发,终于让它成为可能。唯一美中不足的是,因为嫦娥五号只有一台全景相机,所以直到任务完成,即将起飞时才亮起国旗。所以只剩下一张全景相机拍摄的旗帜照片。没有更多的照片和视频资料,这大概是这次探测器登月最大的遗憾了。Tips:嫦娥五号任务创造了五个中国第一,一是地外天体采样和包装,二是地外天体点火起飞,精准绕轨,三是月球轨道无人交会对接。样品转移方面,四是携带月球样品以接近第二宇宙速度的速度重返大气层,五是建立中国月球样品存储、分析和研究体系。
不过,我们的目标并不是发射几个月球探测器那么简单。如今,嫦娥五号的顺利返回,标志着我国完成了“重返地球”的使命。按照规划,中国将在2030年前后完成载人登月的目标,甚至在更遥远的未来,还将建立月球基地。要完成这些雄心勃勃的壮举,我们还有很长的路要走。小编也希望中国能够早日完成载人登月的目标,让航天员亲手在月球插上五星红旗。
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