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嫦娥六号成功迈出第一步

5月3日下午胖五带着嫦六点火升空,踏上了38万公里的奔月之旅,一切顺利的前提下它将在53天后返回地球,并且带着珍贵的月背样本。

发射当天嫦娥六号探测器就被送入200公里和38万公里的地月转移轨道,执行此次发射任务的长征五号遥八运载火箭,是迄今为止中国航天运载能力最强的火箭,自立项以来就一直跟探月工程绑在一起。

2020年11月24日曾成功发射嫦娥五号探测器,从月球上带回了1731克的样本,现在它回归继续运送嫦娥六号奔向月球,同样要去月球上采集样本带回地球,只不过目的地变成了月球背面。那个对人类来说非常神秘且陌生的区域,上一次征服月球背面的还是中国的嫦娥四号!

嫦娥六号长达53天的任务周期需要经历很多关键的飞行阶段,成功点火发射并进入地月转移轨道只是万里长征的第一步。

后续嫦娥六号还需要经历多达9个关键的任务阶段,当然不包括发射入轨段和地月转移段。

长征五号运载火箭的任务已经完成,后续任务期间主要会涉及嫦娥六号探测器四个组成部分,分别是上升器、着陆器、返回器和轨道器,从嫦娥六号飞抵月球、落月、采样上升到返回地球,中间需要经历这四部分的多次分离和组合过程。

首先上升器是嫦娥六号在完成月球采样工作之后,从月球表面起飞返回环月轨道时使用的,以前网友经常会问月球上也没有发射场,那么载人登月或者月球采样是如何从月球表面起飞的,主要就是依赖于上升器!

其次嫦娥六号轨道器的作用自然就是用来在轨道上刹车和加速的,目前嫦娥六号正在地月转移轨道上飞行,当它逐渐接近月球的时候便进入了近月制动段,通过踩至少一次的刹车,让探测器减速以至于被月球捕获并进入环月飞行段!

当然,在从月球返回地球的时候轨道器就需要踩上油门加速,让探测器进入转移轨道开始踏上回家之路!

嫦娥六号第三个重要的组成部分就是着陆器,顾名思义是用在落月时候的。嫦娥六号计划在月球背面南极附近的艾特肯盆地着陆,那里也是嫦娥四号曾经着陆的区域,艾特肯盆地被公认为是月球上最大、最古老、最深的盆地,嫦娥六号从那里采集样本带回地球,珍贵程度可想而知!

最后便是最重要的返回器了,月球样本需要靠它才能返回地球,最终在四子王旗着陆场着陆!

嫦娥六号的任务周期主要会分为11个阶段,目前已经完成了发射入轨段,现在正处在地月转移段,此后嫦娥六号将经历近月制动段、环月飞行段、着陆下降段、月面工作段、月面上升段、交会对接与样品转移段、环月等待段、月地转移段以及再入回收段,一共是11个关键的步骤,整个过程衔接紧密不能出现一丝的纰漏,因此嫦娥六号月背取样被认为是有史以来最复杂的任务!

嫦娥六号抵达月球轨道之后,上升器、着陆器会和返回器、轨道器分离,着陆器其主导地位准备落月,成功落月之后便着手采样。

一切顺利的情况下,上升器会带着样本点火发射,最终在环月轨道上和返回器着陆器对接,样本完成转移之后再分离。上升器会被抛弃在环月轨道之上,最终的宿命便是“重返月球”。

接下来便到了轨道器的主场,它会带着返回器进入月地转移轨道开始回归,在返回器进入大气层之前轨道器便会分离,返回器带着月背的样本最终在四子王旗着陆场着陆。

届时嫦娥六号也将成为人类的第11次月球采样,同时是人类首次月背采样,要知道前十次都是在月球正面,算是创造了历史,我们都会成为见证者,值得期待!

此时此刻,中国嫦娥6号探测器正在摆脱地球引力直奔月球,这意味着38.4万公里远的月球将再次迎来一个印有中国标记的人造物,嫦娥6号在经过多次轨道修正后,预计在5月7日左右切入环月轨道。


这是中国有史以来的第二次上月球取土,取土数量将超过首次,2020年12月17日,嫦娥5号探测器成功带回1731克月球样品,这一次计划取土2000克,所以之此以后中国持有的月壤数量会增多。

嫦娥6号总重8.2吨,跟嫦娥5号系统组成相同,也由着陆器、上升器、返回器、轨道器四部分组成,每一个部分都很重要,缺一不可。


在38.4万公里的奔月之旅中,轨道器的推进系统起到“变轨”、“增速”、“刹车”,“调整姿态”的作用,保证嫦娥6号进入绕月轨道和采土成功后返回地球。

当着陆月面程序启动后,嫦娥6号将会分离成两部分,轨道器与返回器留在100公里绕月轨道上,着陆器带着上升器着陆月球背面南极-艾特肯盆地,机械臂开始取土,采用表取和钻取两种方式。

待取土结束后,上升器则启动推进系统,携带返回舱返回月球轨道,而着陆器永远留在月面,上升器将对接等待在100公里绕月轨道的轨道器,并将返回舱递给返回器,轨道器带着返回器返回地球。

以上就是嫦娥6号取土的大概过程,跟嫦娥5号取土过程相似,不同的是,嫦娥5号着陆器着陆在月球正面风暴洋北部的吕姆克山脉上,而嫦娥6号将去月球背面取土,月球背面南极地区艾特肯盆地。

去神秘的月球背面取土,这还是人类有史以来的第一次,不论是美国还是前苏联,都只在月球正面成功取土,从未去过月球背面,因为这里存在一个非常棘手的问题,无法实现通讯。

月球被地球潮汐力锁定,自转和公转一致,月球背面永远是背面,受月球本身的阻挡,导致地球无法直接与月球背面的设备通讯,但是我国鹊桥中继卫星完美解决了月背通讯的难题。

为了完成嫦娥6号任务,我国在今年3月成功发射了鹊桥二号中继卫星,现在鹊桥二号早已准备就绪,等待嫦娥6号的到来,问题来了,鹊桥中继卫星还在服役,为何嫦娥6号任务不用鹊桥中继卫星呢?

鹊桥中继卫星运行在拉格朗日L2,信号覆盖月球背面,让月背南极艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的嫦娥4号与玉兔2号完成与地球的通讯,但是鹊桥中继卫星设计寿命仅5年。


鹊桥中继卫星于2018年5月21日发射,现在已经正常运行6年,属于超期服役状态,所剩的燃料已经不多了,随时都有可能结束任务,况且,鹊桥星还在继续执行嫦娥4号与玉兔2号的通讯任务。


嫦娥6号不仅仅上月球取土返回,还携带了多个国家的重要载荷,会长时间对月面展开探测,可能需要3个月的时间,可能需要1年的时间,所以,嫦娥6号对通讯提出了更高的要求。

很显然,鹊桥中继卫星无法满足嫦娥6号通讯任务,需要一枚新的中继卫星,鹊桥二号中继卫星就是专门为了嫦娥6号任务通讯而设计出来的。

鹊桥二号中继卫星设计寿命为8年,是鹊桥中继卫星的升级版,通讯功能比鹊桥星更强大,今年4月,鹊桥二号完成与嫦娥4号和嫦娥6号的测试工作,意味着鹊桥二号中继卫星能满足嫦娥6号通讯要求。

接下来几天,我们就静心观看嫦娥6号和鹊桥二号的表现,它们定能完成上月球背面取土的任务。

成功了!嫦娥六号在发射5天后,进入了环月轨道。

  不过,整个任务的执行没有结束,因为我国嫦娥六号整个任务是50多天,这才进行的任务,也只是其“冰山一角”。

  

  那下面又如何走呢,下面就详细来看看,先来看看首次成功的近月制动。

  精准控制!嫦娥六号成功进入环月轨道

  没错,这一次任务执行的时间节点没有任何的变化,就是在5天后执行的。

  按照北京航天飞行控制中心指出,这一次在精确的控制之下,嫦娥六号探测器成功实施近月制动,顺利进入环月轨道飞行,这一次是嫦娥六号之中的一次关键轨道控制,也为我国后续任务提供了重要支持,而在嫦娥六号被月球引力捕获之后,也将实现连续性的绕月飞行。

  

  当然,很多人可能有这样的疑问,那就是在嫦娥六号前往月球的过程之中,为何我国没有公布轨道修正数据?

  这个问题的确很模糊,要么就是修正了轨道,没有公布数据。

  要么就是没有执行修正,直接就到了月球轨道区间,这主要是看技术的问题。而且在发射的时候,我国就已经说明了嫦娥六号是精准入轨。

  

  只是想一下就行,毕竟这些已经不重要了,我国嫦娥六号已经进入到环月轨道飞行了,后续我国将在鹊桥二号中继星的支持下,调整环月轨道高度和倾角,择机实施轨道器返回器组合体与着陆器上升器组合体分离。

  之后,着陆器上升器组合体实施月球背面南极-艾特肯盆地软着陆,按计划开展月球背面采样返回任务,所以,这些任务的执行还是较多。

  

  而且,在进入环月轨道,国际任务也开展了,这也是为什么我国嫦娥六号进入环月轨道之后,将用20天左右的时间调整好位置,为落月做准备,这里面就是其中的一部分。

  嫦娥六号总计是3轨道变化,还要变2次,同步国际任务执行

  没错,在这一次进入环月轨道之后,嫦娥六号就进入“环月绕行”,并且在约200 km × 8 600 km、周期12小时的大椭圆环月轨道,同时,在该轨道上释放国际有效载荷,当然,这一步已经执行。

  

  因为这一次我国嫦娥六号带来4个国家的有效载荷,分别为:

  法国氡气探测仪,对月球表面氡气同位素开展原位探测。

  欧空局月表负离子分析仪,对月球表面负离子进行探测,研究等离子体和月面的相互作用机制。

  巴基斯坦立方星,开展在轨成像任务。

  意大利激光角反射器,作为在月球背面的定位绝对控制点,可以与其他月球探测任务开展联合测距与定位研究。

  所以,在进入环月轨道之后,在约200 km × 8 600 km的轨道上,就执行 ICUBE-Q 立方星的布局,该卫星的作用还是不错,虽然不大,但也是功能齐全。

  并且也给大家拍摄了照片。

  

  它是国内首颗纳卫星级别(即小于10kg的小卫星)深空探测卫星,整星重量仅为6.5千克,搭载总重量达9公斤,是国内首颗10公斤以下的探月卫星、国内高校首颗深空探测纳卫星、交大首颗深空探测卫星。

  

  在与嫦娥六号安全分离之后,还将选后开展一系列实验,包括使用其微型相机获取月球表面的详细图像、开展图像在轨数据智能处理、纳卫星级别深空月地通信等新技术验证,充分探索基于微纳卫星的低成本深空探测模式等等。

  

  所以,卫星虽然不大,但执行任务的实力还是很强。

  而它布局之后,嫦娥六号也将继续制动,进入高度约200 km × 2 200 km,周期4小时的椭圆停泊轨道,最后再次制动进入 200 km × 200 km,周期约128分钟的圆轨道,将会在这个轨道实施四器分离(轨返/着上分离),这是最后一步。

  所以,其实整个嫦娥六号在月球轨道区间,是有3次轨道模式的出现变化,才会在绝佳的时候进入着陆的过程,然后进入月球表面。

  

  所以,这20天左右的时间,我国嫦娥六号执行的任务还是较多,20多天后就着陆,预计在6月初,月球背面采集样品。

  大概时间表大家看下:

  5月3日:发射

  5月8日:抵达月球

  6月1日:着上组合体与轨返组合体分离

  6月2日:着上组合体着陆月球采样

  6月4日:上升器起飞进入月轨

  6月6日:上升器与轨返组合体对接

  6月20日:轨返组合体进入地月转移轨道

  6月25日:返回舱着陆地球

  那38万公里外的月背“挖土”有多难?

  对于月球背面来说,相对于月球正面肯定是完全不一样的,其难度也不一样。

  由于这是人类首次月球背面采样,所以挑战难度可以说是前所未有,要想抵达月背并开展工作,需要解决通信问题。任何飞到月背、落到月背的探测器,都无法直接跟地球建立联系。

  

  地球上的无人区就够可怕的了,何况它还是在月球上。月球庞大的身躯会挡住嫦娥六号与地面指挥的通信信号,这就要依靠在轨“等候多时”的鹊桥二号中继星当起“顺风耳”,架起“沟通的桥梁”。

  所以,我国在环月轨道的时候,就要进行鹊桥二号与嫦娥六号的稳定通信测试,然后进行相关性的调整,达到完美的状态,这样才可能实现信号的稳定性。

  

  而过后,一切准备好了,就是着陆过程的问题了,在接到降落指令后,嫦娥六号探测器要做好下降准备。在距离月面15公里的高度,“定时定量”启动发动机快速减速。

  在一边往前飞一边下降的同时,嫦娥六号快速调整姿势调整速度,在距离月面8公里的高度时调整至垂直下降。

  

  然后它继续下降,待发现下方100米就是月面时,为了保证落地时每只脚都不踩到石头上、踩到坑里,嫦娥六号稍稍“歇歇脚”,待自行找好着陆点后才缓缓地飘了下去。

  这种技术在嫦娥四号月球背面着陆的时候用过,应该在嫦娥六号任务上执行,没有多大的问题。

  所以,其实我国在这方面的技术已经非常成熟了,应该没什么大问题了,大家不用担,就算是人类首次挑战月球背面采样,至少在技术方面,应该没有什么大问题,大家一起期待我国嫦娥六号采集回月球背面的“人类第一份样品”就行。

  而且执行任务完成的时间还比较长,但我国在每一步都走得非常不错,那也就不会出现大家担心的难点了,这也是对我国航天技术的肯定,而且自从执行嫦娥工程以来,我国的成功率大家也是看到了。

  那么,嫦娥六号任务的完美执行,必然也是稳了,大家一起在6月下旬迎接嫦娥六号就行,这就是大概的情况。

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