据央视新闻报道,记者从国家航天局获悉,5月3日17时27分,嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射,准确进入地月转移轨道,发射任务取得圆满成功。嫦娥六号探测器开启世界首次月球背面采样返回之旅,预选着陆和采样区为月球背面南极-艾特肯盆地。
据介绍,嫦娥六号任务发射至采样返回全过 程约53天,任务周期长,工程创新多,风险高,难度大,每个阶段环环相扣。
首次月球背面取样
嫦娥六号原本是 嫦娥五号的 备份,在 嫦娥五号任务成功后被赋予了 新的 使命,它将前往月球背面采集月球样品,并带回地 球,这也 将是 人类首次开展月球背面取样。
根据官方此前公布的 信息,嫦娥六号任务预选着 陆区位于 月球背面南极-艾特肯盆地 。迄今为止人类已进行的 10次月球采样返回,但 均位于 月球正面。月球背面南极艾特肯盆地 内的 冯·卡门撞击坑被认为是 太阳系内最 大、最 古老的 撞击坑,保存了 原始月壳的 岩石,具有 极高的 科学研究价值,可获取月球乃至地 球早期演化历史的 新认识,增进人类对月球的 认知。
国家航天局探月工程与航天工程中心副主任葛平此前介绍,嫦娥六号和 嫦娥五号相比较,最 大特点是 嫦娥五号是 在 月球正面进行采样返回,而嫦娥六号是 在 月球背面进行采样返回,要突破月球运行轨道设计与 控制技术,月背智能采样技术和 月背起飞上升技术,最 终实现月球背面的 自动采样返回。
据悉,嫦娥六号任务将突破月球逆行轨道设计与【趣元素】 控制、月背智能采样和 月背起飞上升等 关键技术,实施月球背面自动采样返回,同时开展着 陆区科学探测和 国际合作。
在 国际合作方面,嫦娥六号任务搭载了 法国的 氡气探测仪、欧空局的 负离子探测仪、意大利的 激光角反射镜、巴基斯坦的 立方星等 4个国家的 载荷和 卫星项目。与 此同时,我 国正在加快推进国际月球科研站大科学工程,希望更多国际伙伴加入,共同拓展人类认知疆域,为和 平利用太空、推动构建人类命运共同体作出贡献。
受到月球的遮挡,登陆月球的 探测器无法直接与 地 球通信,为顺利完成月球背面航天器与 地 球间的通信,用于中继通信的 鹊桥二号中继通信卫星,卫星已在 3月发射升空。鹊桥二号作为一颗中继通信卫星,主要用于 转发月面航天器与 地 球之间的 通信,它首次任务将为嫦娥六号服务。
搭载嫦娥六号的 长征五号遥八运载火箭,该火箭由中国航天科技集团有 限公司所 属的 中国运载火箭技术研究院抓总研制。
“胖五”再次牵手“嫦娥”
长征五号是 一款两级半状态液体运载火箭,芯级直径达5米,捆绑4个3.35米助推器,起飞推力超过 1000吨,具备近地 轨道25吨、地 球同步转移轨道14吨的 运载能力。作为中国现役长征运载火箭中运力最 强的 成员,长征五号被亲切地 称呼为“胖五”火箭。此次发射是 长征五号第二次发射嫦娥探测器,该火箭曾在 2020年11月24日成功发射嫦娥五号探测器。
据央视新闻报道,为了 让这次嫦娥六号任务能顺利实施,科研人员还为火箭设计了 多个发射窗口。 与 发射近地 轨道航天器不同,由于 地 月相对位置不断变化,一旦在 发射窗口内不能实施发射,嫦娥六号的奔月计划就会受到影响。为了 让嫦娥六号有 最 佳入轨状态,火箭团队用上了 “窄窗口多轨道”发射技术。
中国航天科技集团一院总体设计部总体室副主任设计师朱海洋介绍说,嫦娥六号任务的 特点就是 对于 窗口的 要求特别高,主要还是 奔月轨道,为了 达到能量最 优,对火箭发射时间以及送到LTO(地 月转移)轨道的 时间要求比较高,所 以发射窗口相对比较窄。 针对这一发火箭窄窗口多轨道的 技术,开展了 一些验证。
据了 解,这次发射科研人员为火箭设计了多条奔月轨道,大大提高了 发射概率和 发射可靠性,为后续嫦娥六号奔月打下基础。同时,嫦娥六号探测器需要进入近地 点200公里、远地 点41万公里的 地 月转移轨道,为了 让嫦娥六号奔月路上少用点“力气”,入轨精度也 要求极高。
朱海洋表示,对于 火箭来说,我们主要是 把它送到LTO(地 月转移轨道)交班点。在 发射场射前的一些流程协调方面,也围绕窄窗口多轨道的 技术开展了协调和 演练。入轨精度越高,对于 嫦娥六号它的调姿、定向 、轨道的 抬升、变轨、推进剂消耗会比较少。
嫦娥六号原本是嫦娥五号的备份,在嫦娥五号任务成功后被赋予了新的使命。图为嫦娥五号探测器全貌。
能挖回多少月壤?
既然 嫦娥六号的 重要任务是 采样返回,那嫦娥六号如 何在 月球“挖土”和 能带回多少月壤自然 是 本次任务的 重要看点之一。
据了 解,嫦娥六号任务将沿用嫦娥五号的 采集方式,使用钻取和表取两种采样方式,获得不同层面和 深度的 样品,并在 月球背面同步开展科学探测。“表取”即从月球表面通过 机械臂和机械爪的 配合抓取一部分月壤,“钻取”即通过特殊的 钻头钻到月表以下两米左右的 位置把月壤整体取出来,然 后对月壤进行密封封装,经月面起飞、月球轨道交会对接、月地 转移和 再入回收等过 程将月球样品安全送回地 球。
2020年12月1日,嫦娥五号探测器成功着 陆在 月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的 预选着 陆区,并传回着 陆影像图。12月17日,嫦娥五号月球探测器成功携带1731克月球样品着 陆在 内蒙古四子王旗预定区域,我 国首次月球采样返回任务圆满完成。2021年7月12日,月球样品科学研究工作正式启动月球样品中共17.4764克被发放给13所 科研机构。
嫦娥五号表取采样画面。
经过 中国科学家的 研究,嫦娥五号带回来的 月壤不断刷新人类对月球的 认识,惊喜不断。2021年10月8日,国际顶级学术期刊《科学》(Science)在 线发表了 研究论文“嫦娥五号年轻玄武岩的 年代与 成分”。这是以嫦娥五号返回样品为研究对象发表的 首篇学术成果。中国地 质调查局地 质研究所 北京离子探针中心团队,研究证明月球直至19.6亿年前仍存在 岩浆活动,使目前已知的 月球地质寿命“延长”了 10亿年。
2022年5月,南京大学的 邹志刚院士、姚颖方教授团队与 香港中文大学(深圳)、中国科学技术大学合作,发现嫦娥五号带回的 月壤样本中,一些成分可作为催化剂,在 太阳光作用下,将水和二氧化碳转化为氧气、氢气、甲烷和 甲醇。基于这一发现,研究人员提出,未来可利用月球自身资源建设月球基地 ,支持深空探测、研究和 旅行。
作为人类首次月球背面取样,嫦娥六号带回来的 月球“土特产”与 嫦娥五号带回来的 有 何不同?对人类加深对月球认识有 何帮助?这些都值得关注。