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【解局】嫦娥六号在月背挖土,我看“中”!
龙湾烟雨
>《侠客岛(2024年)》
2024.06.06 广东
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“大家好,我是嫦娥六号,现在我正在月球挖土。”
这两天,一个IP显示在月球、名叫“嫦娥六号月球探测器”的微博账号火了,粉丝量1天突破10万——来自中国、边挖土边晒自拍的嫦娥六号,刚刚完成了世界首次月背采样和起飞。
这是人类月球探测史上的一个重要时刻。
6月3日,嫦娥六号携带的“移动相机”自主移动后拍摄并回传的着陆器和上升器合影。图源:国家航天局
一
嫦娥六号有多特别?
2020年12月,嫦娥五号任务圆满成功,中国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。
嫦娥六号,是探月工程四期的一次重要任务,不仅要实现月背软着陆,更要按计划采集月背月壤,被CNN评价为“中国迄今为止最复杂的机器人探月任务”。
为什么选在月背?
由于潮汐锁定,月球的一个面永远无法面向地球,这也就是所谓的“月之暗面”。采集月背样品进行分析研究,可以填补人类获取月球背面样本的空白,深化人类对月球成因、太阳系演化历史等的认知。
在嫦娥六号“奔月”前,人类对月球共进行了10次采样,都位于月球正面。此次嫦娥六号探测器着陆区,处于月背的南极—艾特肯盆地,该区域被公认是月球上最大、最古老、最深盆地,具有重要的科研价值。
落点在月背,意味着落月过程在地球上不可见,月球本身也会阻挡地月通信。为此,科研人员研发了鹊桥二号中继星,让其在今年3月提前到达月球轨道等候,为地月之间架起“传声筒”。
中国航天科技集团五院嫦娥六号探测器研制人员介绍,团队为鹊桥二号设计了环月大椭圆冻结轨道,不仅提高了通信速率和通信覆盖能力,还能节省卫星燃料,有利于在轨长期驻留。嫦娥六号完成落月、月背采样、月面起飞等任务,都离不开鹊桥二号的支持。
嫦娥六号着陆器降落相机拍摄影像图(图源:国家航天局供图)
二
6月2日6时23分,嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功软着陆于月球背面。
精彩一落的背后,是一系列挑战。
首先是精准的轨道设计:去往月背,嫦娥六号不能走嫦娥五号的“老路”,而要踏上一条全新的逆行环月轨道。为达成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3次“刹车”,充分利用从月球捕获到下降前的20多天飞行时间,高精度瞄准着陆点,等待最佳降落时机。
其次是落得稳和准:南极—艾特肯盆地整体地势较低,且撞击坑分布较多,为尽可能找到理想着陆地,科研人员建立了一套适用于月背着陆的选址方法——
比如借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,为嫦娥六号寻找坡度较小的平坦区域;又如对着陆区地形地貌等进行多轮复核,保证选址区域分析完备、约束考虑全面。
嫦娥六号落得准,作为“驾驶员”的制导导航与控制系统发挥了重要作用,在落月过程中完成了飞行轨迹控制、安全着陆点选择、精准控制3项关键任务。
在“驾驶员”操控下,“着上组合体”边降落边快速调整姿态,对预定着陆区域进行拍照分析,剔除大型障碍物,完成第一次避障(即“粗避障”);在距离月面更近时,实施短暂悬停,再次给月面拍照,选定最终落点,完成第二次避障(即“精避障”)。
值得一提的是,粗精接力避障是中国特有的技术,整个落月过程无需人工干预。
嫦娥六号着陆器全景相机拍摄的影像图(图源:国家航天局)
三
落月后,嫦娥六号传回着陆影像,并进行了持续约2天的月背采样工作。
在月背“挖土”可是精细活儿。科研人员专门设计了两种模式:一是用机械臂携带采样装置采集月表土壤的“表取”,二是用钻杆钻入月球表层预定深度、采集较深层土壤的“钻取”,从而实现多点多样化自动采样。
挖到的土怎么保存?
月球表面环境复杂,为确保从“挖土”到封装一气呵成,同时历经空间飞行、再入返回过程而不被地面环境污染,科研人员研制了一套专门装置,能在月表自动承接、密封样品,将其“原汁原味”送回地球。
结束“挖土”后,嫦娥六号上升器起飞分“三步走”,即垂直上升、姿态调整和轨道射入3个阶段。
不同于地面航天器发射任务,月面起飞面临诸多挑战。比如,地面发射有发射场系统,月面起飞则需要将着陆器作为临时塔架;地面发射有保障团队,月面起飞的很多工作要靠航天器自己。
6月4日7时38分,在制导导航与控制系统操控下,嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞,上升器整个上升和入轨动作均智能自主完成。
不少网友注意到,这次嫦娥六号在蟾宫“挖土”,刚好挖出了一个“中”字。有科研人员说:“月球上没有大气,这里又是几十亿年前形成的地貌。我们的这个印记,可能会留在这里很久很久。”
嫦娥六号采样后,月表呈现一个“中”字。(图源:嫦娥六号月球探测器)
文/常言
编辑/点苍
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