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[猎奇]生死15分钟!黑月时刻:嫦娥六号落月采样,48小时完成任务![9P] [复制链接]

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2024年6月2日,嫦娥六号探测器稳稳降落在月球背面的阿波罗环形山内,标志着中国探月工程的又一次重大突破。在48小时的倒计时内,嫦娥六号将完成月壤采样任务,之后重新起飞并与轨道器对接。这是嫦娥系列探测器第四次成功在月球上着陆,但与之前几次任务不同的是,这次的逆行落月难度更高,被誉为“生死15分钟”。


逆行落月:挑战与创新

嫦娥六号的逆行落月是一大亮点。逆行轨道意味着探测器必须额外减速以抵消月球自转速度。这种方式虽然增加了操作难度,但为任务的成功奠定了基础。

逆行落月的原因是嫦娥六号作为嫦娥五号的备份星,设计上无法完全调整,因此需要通过逆行轨道实现落月。嫦娥五号的设计原本是为了在月球北半球着陆,而嫦娥六号则需要在南半球进行任务。通过逆行轨道绕月,这一设计得以实现,同时避免了在月球轨道上掉头带来的复杂操作。

选择落月时机:避开月球正午的酷热

嫦娥六号选择在月球早晨时分进行着陆,这一时机的选择极具智慧。6月2日正值月球背面的早晨,此时月球表面温度相对较低,为探测器的工作提供了一个较为“凉爽”的环境。


月球一天相当于地球的29.53天,因此选择在月球早晨着陆,可以避开正午时分高达127℃的极端高温。此时段不仅温度适宜,而且有充足的太阳能供电。这样的时间选择与NASA的阿波罗任务相似,都是为了确保探测器能在相对温和的温度条件下工作。

嫦娥六号的任务阶段:从降轨到着陆

嫦娥六号的着陆过程分为几个关键阶段。首先是轨反组合(轨道器+返回舱)与着上组合(着陆器+上升器)的分离。轨反组合需要进行调相机动,以便在两天后的上升器返回时能顺利对接。调相机动是为了确保轨反组合在月球自转后,仍能与上升器的轨道重合。


接着,着上组合进入200 x 15千米的着陆轨道。通过两次降轨操作,着上组合逐步接近月面。动力下降段是整个过程最为关键的一步。着陆器从距离月面约15千米处开始下降,7500N变推力发动机开机,逐步将探测器的速度从1.7km/s降为零。


在距离月面约100米处,着陆器进入悬停阶段,通过自主避障系统选择一个安全的着陆点。此时摄像头将拍摄地形数据,分析并选择最佳着陆地点。整个过程大约需要15分钟,这也是任务最凶险的阶段之一,许多探测器在这一阶段折戟沉沙,例如俄罗斯的月球-25探测器和印度的月船二号探测器。

采样任务:挖掘月球的秘密

嫦娥六号的采样任务同样不简单。根据嫦娥五号的经验,采样分为表取和钻取两种方式。表取采样通过机械臂末端的铲挖装置,采集月球表层和次表层的月壤。而钻取则通过钻头深入月球表面两米以下,获取深层样品。


嫦娥六号计划采集总量约2000克的样品,其中表取样品约1500克,钻取样品约500克。这些样品将为科学家提供宝贵的数据,用于研究月球的形成历史和太阳系早期的撞击事件。

上升返回:重新起航

完成采样任务后,嫦娥六号将在6月4日准备返回。上升器将在着陆器上作为临时发射平台,通过3000N发动机工作约6分钟,实现垂直上升、姿态调整和轨道射入,进入预定环月轨道。此后,上升器将与轨反组合对接,完成样品转移。


预计在6月20日,嫦娥六号将进入月地转移轨道,并在5天后返回地球,着陆在内蒙古四子王旗预定区域。这一过程将为中国的月球探测任务画上圆满的句号。

艾特肯盆地:NASA志在必得的目标

嫦娥六号的着陆点选择在月球背面的艾特肯盆地,这里是NASA一直以来非常渴望采样的区域。艾特肯盆地是月球上最古老和最深的撞击坑之一,其形成于月球早期,保留了大量月球和太阳系早期的地质信息。

NASA曾在2012年的一份报告中将艾特肯盆地列为优先级最高的采样任务之一。尽管美国在1969年到1972年的阿波罗任务中带回了382千克的月壤和月岩样品,但对月球形成历史和太阳系早期撞击事件的研究仍然存在很多空白。艾特肯盆地的样品对于填补这些空白具有重要意义。


然而,尽管美国在2004年制定了重返月球的计划,中国的探月步伐却更快。2020年嫦娥五号带回月壤样品,2024年嫦娥六号又踏上月背采样之路。中国在深空探测上的迅速进步,使得NASA不得不面对被超越的现实。

国际合作与竞争:月壤样品的交换

嫦娥五号任务完成后,中国开放了月壤样品申请,并允许美国获得了一部分样品。尽管如此,美国对嫦娥六号月壤样品的渴求仍然强烈。NASA是否会再次索要月壤样品成为一个值得关注的问题。


中国在国际合作上一直持开放态度,但这次可能会要求等价交换。NASA可以拿刚从2023年9月24日返回地球的OSIRIS-REx探测器带回的小行星贝努样品来交换。这种互惠互利的方式不仅可以促进国际合作,也有助于推动全球科学研究的进步。

嫦娥六号的意义:推动深空探测的新高度

嫦娥六号的成功不仅是中国探月工程的重要里程碑,也是全球深空探测的重要一步。通过逆行落月、月壤采样和上升返回,嫦娥六号展示了中国在航天技术上的创新和突破。

未来,中国计划在2030年前实现载人登月,而NASA的阿尔忒弥斯计划也在紧锣密鼓地推进中。然而,美国载人登月计划一再推迟,使得中国有望在这一领域取得更大突破。


嫦娥六号的成功也预示着中国在深空探测领域的崛起。从探月到火星探测,中国航天在过去十几年中取得了飞速进展。未来,随着更多国际合作的开展和技术的不断进步,中国有望在深空探测的舞台上扮演更加重要的角色。

结语

嫦娥六号的任务不仅是一次月球探测的壮举,更是中国在深空探测领域的重大突破。通过逆行落月、精准采样和安全返回,嫦娥六号展示了中国在航天技术上的卓越能力。未来,中国将继续在深空探测领域不断探索,为人类对宇宙的认识做出更大贡献。

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只看该作者 沙发  发表于: 06-03
嫦娥六号探测器的落月采样任务是我国探月工程四期的重要组成部分,其成功实施标志着我国航天事业在月球探测领域迈出了重要的一步。在这次任务中,嫦娥六号挑战了月球背面的极端环境,完成了15分钟内的生死关键时刻,顺利实现了月背采样返回的目标。

在嫦娥六号任务中,最关键的时刻之一便是着陆器的下降过程。在接近月面的时候,着陆器需要进行快速姿态调整,并利用视觉自主避障系统进行障碍检测,以确保安全着陆。这一过程的风险极高,因为月球背面没有地球的直接通信支持,所有的指令和数据传输都要通过鹊桥二号中继星来完成,这无疑增加了任务的难度。

在成功着陆后,嫦娥六号开始了约48小时的月面采样工作。探测器通过钻具钻取和机械臂表取两种方式,采集了月壤样品和月表岩石。这些样品对于研究月球的地质结构和成分,以及理解月球的形成和演化历史具有极高的科学价值。

整个任务从发射到样品返回地面,大约需要50天的时间。在这50天中,嫦娥六号需要经历11个飞行阶段,包括发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移以及再入返回等。每一步都至关重要,任何一个环节出现问题都可能导致整个任务的失败。

尤其值得一提的是,嫦娥六号任务中搭载了多个国际载荷,如欧空局的月表负离子分析仪、法国的月球氡气探测仪以及意大利的激光角反射器等,这体现了国际合作的成果,也将促进全球科学家对月球研究的深入。

综上所述,嫦娥六号的落月采样任务是我国探月工程的一大成就,它不仅展示了我国在航天领域的创新能力,也为人类对月球的认识做出了重要贡献。通过这一任务,我们期待能够深化对月球背面的了解,推动月球探测和资源利用的进一步发展。

以下是关于嫦娥六号任务的一些更详细信息:

### 任务背景

嫦娥六号是中国国家航天局探月工程的一部分,该工程旨在探索月球及其资源。继嫦娥五号成功在月球正面着陆并返回地球后,嫦娥六号计划登陆月球背面,这将是中国航天史上的首次。

### 技术挑战

由于月球自转周期(约27.3天)和绕地公转周期(约29.5天)的不同,导致月球背面在大部分时间里都无法直接与地球通信。因此,中国在2019年已经部署了鹊桥中继卫星,位于月球轨道上的拉格朗日L2点,为嫦娥六号提供数据中继服务。

### 着陆过程

1. **降轨准备**:
   - 轨道器和返回舱会先分离,轨道器将进行调相机动,确保在上升器返回时能精确对接。
   - 着陆器和上升器组成的着上组合进入预设的着陆轨道。

2. **精细避障**:
   - 在着陆器下降过程中,它将使用相机和其他传感器来识别月面上的障碍物,并自动调整降落路径以避开它们。

3. **动力下降**:
   - 使用7500牛顿变推力发动机开始动力下降,这个阶段是从距月面约15公里的高度开始,直到着陆。

4. **悬停与选择着陆点**:
   - 在距离月面约100米的高度,着陆器将暂停下降,进行最后的着陆点选择。
   - 摄像机和激光高度计将提供实时的地形数据,确保着陆器选择一个安全的着陆点。

5. **软着陆**:
   - 经过一系列复杂的计算和调整后,着陆器将最终缓慢降落在月球表面上。

### 采样返回

1. **挖掘样本**:
   - 着陆器上的机械臂和钻探设备将用于挖掘和收集月壤样本。
   - 这些样本将被封装在返回舱中,以保护它们不受外界环境影响。

2. **上升对接**:
   - 完成采样后,上升器将携带样本从月面升空,与轨道器对接。
   - 对接成功后,样本将被转移到返回舱中。

3. **返回地球**:
   - 对接后的组合体将调整轨道,确保返回舱能够顺利穿越大气层,最终着陆在中国北方的预定着陆区。

### 科学目标

- **地质调查**:了解月球背面特定区域的地质特征和形成过程。
- **元素分析**:分析月壤和岩石中的化学元素分布,研究月球物质组成。
- **行星形成**:探究月球形成和早期行星演化的过程。
- **资源评估**:评估未来月球基地建设和资源利用的可能性。

嫦娥六号的成功实施不仅将加深我们对月球的认识,还将为中国未来的深空探测任务提供宝贵经验和技术支持。
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