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嫦娥六号成功着陆月背 外媒高度关注工作进展

2024-06-03 09:11:36 作者:zw 阅读量:16

嫦娥六号成功着陆月背 外媒高度关注工作进展  北京时间6月2日6时23分,嫦娥六号着陆器和上升器组合体在鹊桥二号中继星支持下,成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区。着陆器后续将通过鹊桥二号中继星,在地面控制下,进行太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作,正式开始持续约2天的月背采样工作。作为人类首次在月球背面的采样返回任务,嫦娥六号为此做好了哪些准备呢?


嫦娥六号成功着陆月背 外媒高度关注工作进展

嫦娥六号在月背着陆的示意图。


降落地点选择有讲究

据《环球时报》记者了解,在月球背面着陆面临着更为复杂的挑战。首先是通信问题,由于月球本身会阻挡地月之间的通信,这就需要用到中继卫星。今年3月,鹊桥二号中继星提前到达预定轨道,确保嫦娥六号在月背不会“失联”,为地月之间架起沟通的“桥梁”。

其次,相比月球正面,月球背面承受了更多陨石的撞击,密布大量的陨石坑,再加上月球背面地形复杂多变,有很多高低起伏的山脉和山谷,这对于探测器降落点的选择提出了更大的挑战。在这方面,苏联有过惨痛的教训,“月球-15”号无人采样返回飞行器就因为对月球表面复杂地形缺乏准确认知,降落地点选择不当导致降落时撞上了月球山脉。航天科技集团郑燕红介绍说,探测器必须成功着陆在一块平坦的区域上。“如果探测器着陆在一块大石头上,就会影响钻取采样工作,很有可能得不到月球深层次的土壤样品,同时也会给后续的起飞上升带来巨大挑战。”

但月球背面可供安全着陆的区域有限,如何让探测器拥有更高的着陆精度,实现“落得准”?首先,“选址”要准确。为了在“山脉中找平地”,嫦娥六号探测器出发前,科研人员在选址上下足了功夫。嫦娥二号探测器影像制成的全月7米分辨率数字正射影像及20米分辨率的数字高程模型产品发挥了作用,科研人员借助它们为嫦娥六号寻找坡度较小的平坦区域。


嫦娥六号成功着陆月背 外媒高度关注工作进展

嫦娥六号在月背着陆过程中拍摄的影像。


其次,轨道设计有玄机。去往月背,嫦娥六号并不能沿着嫦娥五号开辟的道路前往,而是要重新选择一条最优轨道。这是因为嫦娥六号沿袭了“前辈”已有的构型布局和硬件产品,但着陆位置却由月球的北纬地区变为南纬地区。为了在不大幅调整探测器的构型布局和硬件产品的前提下,顺利化解因着陆点变化带来的朝向、姿态等问题,设计师们为嫦娥六号探测器重新设计了一条环月轨道,也就是“逆行环月轨道”方案。简单来说,就是探测器在环月轨道上的飞行方向与月球自转方向相反,无须调整探测器设计方案,就能保证它随时随地“能量十足”。

设计师的巧思就藏在轨道设计之中。为了达到既调整轨道又不增加推进剂消耗的目的,设计师让嫦娥六号先后进行3次“刹车”——比嫦娥五号多了一次。这样可充分利用从月球捕获到下降前的20多天飞行时间,不断调整轨道参数,高精度瞄准着陆点,等待降落最佳时机的到来。

嫦娥六号落月分几步

据介绍,嫦娥六号在落月前,首先要进行组合体分离,由轨道器、返回器、着陆器、上升器组成的四器组合体要先分离成两部分,轨道器和返回器组成的轨返组合体继续留在月球轨道上飞行,着陆器和上升器组成的着上组合体分离后着陆月球,开展后续采样任务。

不同于地球着陆,月球上没有大气,无法通过降落伞风阻减速,因此着上组合体只能通过发动机的反推力来实现减速。6月2日6时9分,嫦娥六号着陆器和上升器组合体开始实施动力下降,7500牛变推力主发动机开机。由于降落的过程时间很短,着上组合体携带的燃料也有限,面对预选着陆区复杂的地形环境,需要快速灵活反应,因此地面的工作人员不会实时操作它具体降落到哪里,着上组合体会结合多种敏感器的数据,对数据进行融合后,自主判断具体的着陆位置。

在距月面约15公里处时,嫦娥六号着上组合体开始实施动力下降,在一台轨控发动机和多台姿控发动机的协同推动下,逐步将探测器相对月球速度从约1.6公里/秒降为零。

其间,在距月面1.5公里时,嫦娥六号利用光学成像敏感器进行粗避障,剔除大型障碍物;距月面仅100米时,嫦娥六号上的激光三维成像敏感器进行精确避障,精准识别选好落点。

而后,嫦娥六号开始缓速垂直下降,即将到达月面时发动机关闭,利用缓冲系统保障组合体以自由落体方式到达月面,最终平稳着陆于月球背面南极-艾特肯盆地。这里也是月球上最大、最深和最古老的撞击坑,科学家们希望在这里的发现能更好地理解月球的形成和演化过程。

“这是关键一步”

在实现月球背面着陆后,嫦娥六号下一步将通过钻具钻取和机械臂表取两种方式分别采集月表岩石和月壤样品,实现多点、多样化自动采样。同时将开展月球背面着陆区的现场调查分析、月壤结构分析等科学探测,深化月球成因和演化历史的研究。嫦娥六号着陆器携带的有效载荷将按计划工作,开展科学探测任务。嫦娥六号任务国际载荷中欧空局月表负离子分析仪、法国月球氡气探测仪即将开机工作,意大利激光角反射器完成部署。

对于嫦娥六号在月球背面的成功着陆,各国航天界也给予了高度关注。路透社称,中国第二次登上月球背面——这是其他国家都没有到达的地区。“月球永远背对地球的一侧布满了陨石坑,这使得通信和探测器着陆操作更具挑战性”,因此太空专家将在月球背面的着陆阶段描述为“失败概率最高的时刻”。美国《太空新闻》网站称,此次着陆是将独特且科学价值极高的月球样本带到地球进行分析的关键一步。“月球正面和背面的火山活动存在规模不对称的奇特景象,其原因仍有不同的假设。嫦娥六号收集的月球背面样本中可能包括当地火山活动的产物,这些样本的年代测定和成分将提供更多关于月球背面火山活动的真实信息。”此外,这些样品可能含有月幔喷出的物质,不仅可以让科学家深入了解月球的组成和演化过程,还可以发现早期太阳系的历史。

嫦娥六号成功着陆月背 外媒高度关注工作进展  英国广播公司称,曼彻斯特大学专门研究月球地质学的约翰·佩内特·费舍尔教授表示:“每个人都很兴奋,我们可能会看到这些以前从未见过的岩石。”他分析了美国“阿波罗”任务和中国之前月球采样任务中带回的其他月球岩石样本,“但月球背面的样本可能会有不同的化学成分”。“这将有助于我们回答那些真正重大的问题,比如行星是如何形成的,为什么会形成结壳,太阳系中水的来源是什么?”报道提到,中国将在2030年左右让中国航天员登上月球,美国计划在2026年开启“阿尔忒弥斯3号”载人登月任务。


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