解码嫦娥六号“奔月”之路

发布时间:2024-12-06 01:45:27 来源: sp20241206

  嫦娥六号各部分示意图。   图片来源:国家航天局官网

  近日,前往月球探索的中国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。

  作为中国探月工程四期的“关键一环”,嫦娥六号将完成月背采样返回等重要任务。自5月3日顺利升空以来,嫦娥六号的探月之旅吸引全球关注。在50多天的旅程中,嫦娥六号要经历哪些考验?为什么要到月球背面取土?哪些国家的载荷跟着嫦娥一起奔月?

  

  经历11个飞行过程

  进入环月轨道飞行,只是嫦娥六号漫长飞行任务中的一环。

  据专家介绍,嫦娥六号探测器需经历发射入轨段、地月转移段、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、月地转移段和再入回收段等11个飞行过程。每个阶段环环相扣,好比接力赛,每一棒都必须成功。

  与之前的嫦娥五号探月任务不同,嫦娥六号采用的是月球逆行轨道,其飞行方向与月球的自转方向相反。专家介绍,采用逆行轨道能够提升探测器与月球之间的相对速度,让环绕器更好地稳定在环月轨道上,并避免改动探测器太阳翼、敏感器等器件的安装位置。

  嫦娥六号从发射到返回地面,整个过程需要53天,比嫦娥五号多花1个月时间。这些多出的时间,主要用于“等待”合适的落月时机。

  嫦娥六号任务副总设计师王琼说,由于嫦娥六号探测器将在月背着陆,降落前,其轨道面需调整到与着陆点共面的位置,这一过程需多等待20多天。在鹊桥二号中继星的支持下,嫦娥六号将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。随后,着陆器上升器组合体将实施月球背面着陆,按计划开展月球背面采样以及返回任务。

  高效开展月壤采集

  嫦娥六号的预选着陆区为月球背面南极—艾特肯盆地。该盆地是整个太阳系中已知的最大撞击坑之一,被认为是月球上最大、最古老和最深的盆地,是月壳演化3个独立的地体之一,可能保存了月球上古老的岩石,具有重要的科研价值,有望助力人类进一步分析月壤的结构、物理特性、物质组成等,并深化对月球成因和演化历史的研究。

  月球背面不如月球正面那样平坦,着陆区的选择及精准着陆是任务的难题之一。为此,嫦娥六号在落月过程中将通过多种技术手段,调整到理想的着陆区域。

  月背采样的“挖土”过程同样具有不确定性。王琼说,对于着陆器下方的月球浅表层结构,必须等到嫦娥六号探测器抵达月球后,借助探测仪才能知道具体情况。

  嫦娥六号着陆后,着陆上升组合体将采用钻取和表取两种采样方式,完成月壤的取样和封装。同时,有效载荷、国际载荷开展就位探测。

  所谓表取,是用类似于人手的“铲子”采集月壤,钻取则可深入月球内部钻取月壤岩芯。虽然嫦娥六号会在月球上工作两天,但由于身处月背,受限于中继星覆盖时长问题,嫦娥六号探测器的工作时间将缩短至36到40个小时,这对地面人员以及探测器的工作效率提出了更高要求。

  在完成月面工作后,上升器将携带月球样品在月面起飞,通过实施4次轨道机动,采用多圈多脉冲共面椭圆轨道交会策略,导引至高度为210公里的环月圆轨道上,与轨返组合体实施交会对接。

  开放国际合作机会

  嫦娥六号任务提供了开放的国际合作机会,务实的国际合作是本次任务的一大特色。

  2019年4月,国家航天局对外发布了《嫦娥六号任务国际载荷合作机遇公告》,通过对两批次国际载荷搭载项目建议的征集、遴选,最终嫦娥六号搭载了4个国际载荷,包括法国氡气探测仪,对月表氡气同位素开展原位测量;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交互作用;巴基斯坦立方星,开展在轨成像任务;意大利激光角反射镜,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。

  5月8日16时14分,嫦娥六号任务搭载的国际载荷之一巴基斯坦立方星与轨道器在周期12小时环月大椭圆轨道的远月点附近分离,随后成功拍摄第一幅影像。巴基斯坦立方星项目实现“成功分离,获得遥测”的既定目标,取得圆满成功。巴基斯坦立方星是由巴基斯坦空间技术研究所和上海交通大学于2023年初启动联合研制,2024年按计划完成与探测器的总装、测试和发射场准备。巴基斯坦立方星项目成功验证了纳卫星月球轨道探测技术,探索了中巴月球与深空探测任务合作模式,为后续任务中双方更深入的合作奠定了基础。

  当前,中国正在加快推进国际月球科研站大科学工程。前不久,国际月球科研站新增尼加拉瓜、亚太空间合作组织、阿拉伯天文学和空间科学联盟3个合作国家、机构。嫦娥六号任务总设计师胡浩表示,中国探月工程向来重视国际合作,合作之门始终对国际社会敞开。

(责编:白宇、卫嘉)