生死15分鐘!黑月時刻:嫦娥六號落月采樣,48小時完成任務!
2024年6月2日,嫦娥六號探測器穩穩降落在月球背面的阿波羅環形山內,標誌著中國探月工程的又一次重大突破。在48小時的倒計時內,嫦娥六號將完成月壤采樣任務,之後重新起飛並與軌道器對接。這是嫦娥系列探測器第四次成功在月球上著陸,但與之前幾次任務不同的是,這次的逆行落月難度更高,被譽為「生死15分鐘」。
逆行落月:挑戰與創新
嫦娥六號的逆行落月是一大亮點。逆行軌道意味著探測器必須額外減速以抵消月球自轉速度。這種方式雖然增加了操作難度,但為任務的成功奠定了基礎。
逆行落月的原因是嫦娥六號作為嫦娥五號的備份星,設計上無法完全調整,因此需要通過逆行軌道實現落月。嫦娥五號的設計原本是為了在月球北半球著陸,而嫦娥六號則需要在南半球進行任務。通過逆行軌道繞月,這一設計得以實現,同時避免了在月球軌道上掉頭帶來的復雜操作。
選擇落月時機:避開月球正午的酷熱
嫦娥六號選擇在月球早晨時分進行著陸,這一時機的選擇極具智慧。6月2日正值月球背面的早晨,此時月球表面溫度相對較低,為探測器的工作提供了一個較為「涼爽」的環境。
月球一天相當於地球的29.53天,因此選擇在月球早晨著陸,可以避開正午時分高達127℃的極端高溫。此時段不僅溫度適宜,而且有充足的太陽能供電。這樣的時間選擇與NASA的阿波羅任務相似,都是為了確保探測器能在相對溫和的溫度條件下工作。
嫦娥六號的任務階段:從降軌到著陸
嫦娥六號的著陸過程分為幾個關鍵階段。首先是軌反組合(軌道器+返回艙)與著上組合(著陸器+上升器)的分離。軌反組合需要進行調相機動,以便在兩天後的上升器返回時能順利對接。調相機動是為了確保軌反組合在月球自轉後,仍能與上升器的軌道重合。
接著,著上組合進入200 x 15千米的著陸軌道。通過兩次降軌操作,著上組合逐步接近月面。動力下降段是整個過程最為關鍵的一步。著陸器從距離月面約15千米處開始下降,7500N變推力發動機開機,逐步將探測器的速度從1.7km/s降為零。
在距離月面約100米處,著陸器進入懸停階段,通過自主避障系統選擇一個安全的著陸點。此時攝像頭將拍攝地形數據,分析並選擇最佳著陸地點。整個過程大約需要15分鐘,這也是任務最兇險的階段之一,許多探測器在這一階段折戟沈沙,例如俄羅斯的月球-25探測器和印度的月船二號探測器。
采樣任務:挖掘月球的秘密
嫦娥六號的采樣任務同樣不簡單。根據嫦娥五號的經驗,采樣分為表取和鉆取兩種方式。表取采樣通過機械臂末端的鏟挖裝置,采集月球表層和次表層的月壤。而鉆取則通過鉆頭深入月球表面兩米以下,獲取深層樣品。
嫦娥六號計劃采集總量約2000克的樣品,其中表取樣品約1500克,鉆取樣品約500克。這些樣品將為科學家提供寶貴的數據,用於研究月球的形成歷史和太陽系早期的撞擊事件。
上升返回:重新起航
完成采樣任務後,嫦娥六號將在6月4日準備返回。上升器將在著陸器上作為臨時發射平臺,通過3000N發動機工作約6分鐘,實現垂直上升、姿態調整和軌道射入,進入預定環月軌道。此後,上升器將與軌反組合對接,完成樣品轉移。
預計在6月20日,嫦娥六號將進入月地轉移軌道,並在5天後返回地球,著陸在內蒙古四子王旗預定區域。這一過程將為中國的月球探測任務畫上圓滿的句號。
艾特肯盆地:NASA誌在必得的目標
嫦娥六號的著陸點選擇在月球背面的艾特肯盆地,這裏是NASA一直以來非常渴望采樣的區域。艾特肯盆地是月球上最古老和最深的撞擊坑之一,其形成於月球早期,保留了大量月球和太陽系早期的地質信息。
NASA曾在2012年的一份報告中將艾特肯盆地列為優先級最高的采樣任務之一。盡管美國在1969年到1972年的阿波羅任務中帶回了382千克的月壤和月巖樣品,但對月球形成歷史和太陽系早期撞擊事件的研究仍然存在很多空白。艾特肯盆地的樣品對於填補這些空白具有重要意義。
然而,盡管美國在2004年製定了重返月球的計劃,中國的探月步伐卻更快。2020年嫦娥五號帶回月壤樣品,2024年嫦娥六號又踏上月背采樣之路。中國在深空探測上的迅速進步,使得NASA不得不面對被超越的現實。
國際合作與競爭:月壤樣品的交換
嫦娥五號任務完成後,中國開放了月壤樣品申請,並允許美國獲得了一部分樣品。盡管如此,美國對嫦娥六號月壤樣品的渴求仍然強烈。NASA是否會再次索要月壤樣品成為一個值得關註的問題。
中國在國際合作上一直持開放態度,但這次可能會要求等價交換。NASA可以拿剛從2023年9月24日返回地球的OSIRIS-REx探測器帶回的小行星貝努樣品來交換。這種互惠互利的方式不僅可以促進國際合作,也有助於推動全球科學研究的進步。
嫦娥六號的意義:推動深空探測的新高度
嫦娥六號的成功不僅是中國探月工程的重要裏程碑,也是全球深空探測的重要一步。通過逆行落月、月壤采樣和上升返回,嫦娥六號展示了中國在航天技術上的創新和突破。
未來,中國計劃在2030年前實現載人登月,而NASA的阿爾忒彌斯計劃也在緊鑼密鼓地推進中。然而,美國載人登月計劃一再推遲,使得中國有望在這一領域取得更大突破。
嫦娥六號的成功也預示著中國在深空探測領域的崛起。從探月到火星探測,中國航天在過去十幾年中取得了飛速進展。未來,隨著更多國際合作的開展和技術的不斷進步,中國有望在深空探測的舞臺上扮演更加重要的角色。
結語: 嫦娥六號的任務不僅是一次月球探測的壯舉,更是中國在深空探測領域的重大突破。通過逆行落月、精準采樣和安全返回,嫦娥六號展示了中國在航天技術上的卓越能力。未來,中國將繼續在深空探測領域不斷探索,為人類對宇宙的認識做出更大貢獻。---來源: 星辰大海路上的種花家-