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怀抱月壤 启程回家

嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞(科技自立自强·逐梦深空)

喻思南 蔡金曼 罗维玮
2024年06月05日07:39 | 来源:人民网-《人民日报》
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  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。
  国家航天局供图(新华社发)

  6月4日,在北京航天飞行控制中心屏幕上拍摄的嫦娥六号取样回放画面。
  新华社记者 金立旺摄

  6月4日,在北京航天飞行控制中心屏幕上拍摄的嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞的动画模拟画面。
  新华社记者 金立旺摄

  核心阅读

  6月4日7时38分,嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞,3000牛发动机工作约6分钟后,成功将上升器送入预定环月轨道。此前,嫦娥六号顺利完成在月球背面的采样任务。后续,上升器将把样品转移到返回器中,由返回器带回地球。

  

  月背“挖土”

  钻取和表取结合,实现多点、多样化自动采样

  嫦娥六号任务之前,人类共对月球进行了10次采样,均位于月球的正面。嫦娥六号探测器着陆区位于月球背面的南极—艾特肯盆地区域内,这片区域是月球最古老、最大的陨石撞击坑。采集这里的样品并进行分析研究,将填补人类获取月球背面样本的空白,深化人类对月球成因和太阳系演化历史的认知。

  在月背,嫦娥六号怎么“挖土”?

  中国航天科技集团五院科研人员介绍,嫦娥六号探测器采用表钻结合、多点采样的方式,设计了钻具钻取和机械臂表取两种模式。“表取”是用一个机械臂携带采样装置采集月球表面的土壤,“钻取”则是用一根钻杆钻入月球表层预定深度,把较深层土壤采集出来。

  受限于月球背面中继通信时长,嫦娥六号采用快速智能采样技术,将月面采样的有效工作时间缩短至不到20个小时。

  看清“挖宝地”,嫦娥六号着陆器配置的采样监视相机、月壤结构探测仪、月球矿物光谱分析仪等多种有效载荷仪器正常开机,开展月表形貌及矿物组分探测与研究、月球浅层结构探测等科学探测任务。其中,钻取采样前,月壤结构探测仪对采样区地下月壤结构进行了分析判断,为采样提供了数据参考。

  在月背上“挖土”是个精细活,“钻得动”很关键。对此,一方面,研制团队开展了大量地面试验与仿真分析;另一方面,结合月壤特性设计的独创钻头,使其具备高硬度岩石的钻进能力。

  为应对中继通信可能无法有效配合的极端工况,研制团队还设计了应急程序,能够通过“人机协作”方式,辅助嫦娥六号及时研判控制钻取风险,现场决策后续动作。

  封装样品

  自动完成密封,高质量打包确保月壤“原汁原味”

  采集的月壤被放入上升器顶部的样品封装容器内,再进行密封。

  高真空、温差大、有月尘,月球表面环境复杂。在38万公里之外,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,维持月球样品原态,科研人员研制了一套专门的装置,能够在月表自动承接、密封样品,保证样品完好无缺,“原汁原味”地送回地球。

  为将月壤封装容器与整形机构分离并传送至上升器内,研制团队设计了结构简单、操作易控、能耗低的分离和传送方案,实现了不同着陆姿态下封装容器的精准传送。

  嫦娥六号任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任葛平介绍,嫦娥六号着陆器携带的欧空局月表负离子分析仪、法国氡气探测仪等国际载荷工作正常,开展了相应科学探测任务;安装在着陆器顶部的意大利激光角反射器成为月球背面可用于距离测量的位置控制点。

  5月8日,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。5月10日,我国向巴基斯坦交接嫦娥六号任务巴基斯坦立方星数据。

  起飞入轨

  智能自主完成上升器整个上升和入轨的动作

  月面工作结束,上升器点火起飞,先后经历垂直上升、姿态调整和轨道射入3个阶段,顺利进入预定环月飞行轨道。

  不同于地面的航天器发射任务,月面起飞面临着诸多挑战。比如,地面发射有完善的发射场系统,月面起飞是将着陆器作为“临时塔架”;地面发射有保障团队支撑,月面起飞的许多工作需要靠航天器自己完成;地面发射的起飞位置和起飞姿态可以精准测算和调整,月面起飞只能靠飞行器自己提前识别。

  葛平介绍,与嫦娥五号从月球正面起飞相比,嫦娥六号从月球背面起飞,无法直接得到地面测控支持,需要在鹊桥二号中继星辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿,工程实施难度更大。

  承担这项艰巨任务的,是中国航天科技集团五院502所研制的制导导航与控制系统,它就像一名经验丰富的“驾驶员”,智能自主完成了上升器整个上升和入轨的动作。嫦娥五号、嫦娥六号两次月面起飞的工程实践,为未来深空探测任务的实施积累了经验。

  中国航天科技集团五院科研人员介绍,考虑到鹊桥二号中继星可能出现通信不畅的极端工况,嫦娥六号具备了自主起飞准确的能力,包括自主确定位置、自主确定姿态、自主计算起飞参数等。

  据介绍,后续,上升器将与在环月轨道上等待的轨道器和返回器组合体进行月球轨道的交会对接,并将月球样品转移到返回器中。之后,上升器将与轨返组合体分离,轨道器和返回器组合体将环月飞行,等待合适的返回时机进行月地转移,在地球附近返回器将携带月球样品再入大气层,计划降落在内蒙古自治区四子王旗着陆场。

  《 人民日报 》( 2024年06月05日 12 版)

(责编:肖璐欣、周恬)

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