嫦娥六號奔赴月背挖土

周游

5月3日17時27分，嫦娥六號探測器由長征五號遙八運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射，之后準確進入地月轉(zhuǎn)移軌道，發(fā)射任務取得成功。這是全球首次月球背面采樣返回任務，嫦娥六號預計將帶回約2千克月球背面樣品。

首次月背采樣返回

5月3日發(fā)射后2000多秒，火箭將嫦娥六號送入預定軌道，完成星箭分離，嫦娥六號正式開啟奔月之旅。按計劃，嫦娥六號將前往月球背面南極-艾特肯盆地，進行形貌探測和地質(zhì)背景勘察等工作，重點采集不同地域、不同年齡的月球土壤、巖石樣品。從火箭發(fā)射到取樣返回，嫦娥六號任務過程長達53天。

嫦娥六號是中國嫦娥探月計劃的第六個探測器，由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成。探測器全重超過8噸，比它的“姐姐”嫦娥五號還要重100公斤。其搭乘的長征五號是大型低溫液體捆綁式運載火箭，主要用于發(fā)射空間站、探月探測器、地球靜止軌道衛(wèi)星等任務，曾送嫦娥五號上天，被航天愛好者稱為“胖五”。

嫦娥六號的整個奔月路程持續(xù)5天。在快到達月球時，其需要“踩一腳剎車”，被月球捕獲，進入環(huán)月軌道。通過20天左右的位置調(diào)整，嫦娥六號將完成落月。在月球表面，嫦娥六號將采用表面取樣的方式，在月面多個位置鏟取月壤或拾取月巖;此外還會采用鉆取方式，探查淺層月壤，采集樣品。月面工作時間預計為48小時。此時，由軌道器、返回器組成的組合體將在軌道上環(huán)繞，等待接應完成工作后的著陸器和上升器的組合體。在二者軌道交會、對接過程中，嫦娥六號還將在環(huán)月軌道開展多項科學探測。最后經(jīng)過5天返程飛行，嫦娥六號將再入大氣層，返回著陸場。

此前，嫦娥四號已于2019年成功降落在月球背面，在人類歷史上首次實現(xiàn)了航天器在月背的巡視勘察。嫦娥五號則于2020年帶回了1731克月球正面的樣品，意味著中國探月工程已經(jīng)完全掌握了繞月、落月和采樣返回的技術體系。嫦娥五號任務取回的月球樣品使得一系列重要科學發(fā)現(xiàn)誕生。2021年，中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所團隊僅用0.15克月壤，100天內(nèi)在《自然》雜志上連發(fā)3篇文章，將科學界認知的月球巖漿活動結束時間推遲了8-9億年。2023年，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院團隊通過對嫦娥五號月樣品的研究，發(fā)現(xiàn)了全新的月球礦物，被命名為“嫦娥石”，這也是人類在月球發(fā)現(xiàn)的第六種新礦物。

在國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席楊宇光看來，此次任務將嫦娥四號去月背與嫦娥五號月表采樣兩項任務相結合，意義重大。在月球3800萬平方公里的表面上，人類目前只采樣過10次，美國6次，蘇聯(lián)3次，中國1次，且采樣點全部位于月球正面。月球背面和正面地形地貌差異很大，形成過程中有自身的特殊性，地質(zhì)、火山活動、行星演化等方面的研究需要更多樣品的支持。

對接或成最大難點

據(jù)悉，嫦娥六號任務將突破月球逆行軌道設計與控制、月背智能采樣和月背起飛上升等關鍵技術。在技術實施過程中，嫦娥六號依然面臨諸多難點。

月球背面的地形比正面更加崎嶇，這為月背降落帶來了困難。楊宇光表示，月球表面90%以上的低洼平坦區(qū)域都在月球的正面，這些區(qū)域稱為月海，嫦娥五號就曾降落在月球正面的一片月海中。而月球背面除了莫斯科海以外，基本上沒有大型月海，地形限制了探測器著陸的選點。

這一困難在月背還因地月通信問題而被放大。從月球正面登陸月球，地面可以和飛行器保持聯(lián)系，地面測控站也可以提供軌道測量數(shù)據(jù)等支持。但由于月球阻擋信號，月球背面著陸的飛行器難以獲得這些支持，只能靠中繼衛(wèi)星。為了架設地月通信“鵲橋”，今年3月，探月工程提前發(fā)射了鵲橋二號中繼衛(wèi)星，為嫦娥六號及后續(xù)月背任務服務。

楊宇光指出，從測控專業(yè)角度推測，鵲橋二號不僅是信號中繼，還是一個測控站，有測軌預報功能。在飛行器著陸和上升過程中，采樣點、上升軌道等測量工作都可能需要通過鵲橋二號完成。測控站就像人的眼睛，為飛行器執(zhí)行操作提供依據(jù)，是最重要的一步。即使執(zhí)行出了問題，例如飛行軌道偏離，但若有及時的測量和修正，還可以挽回。

在楊宇光看來，最大的技術難點不在于月背起飛，而在于實現(xiàn)對接。著陸器和上升器的組合體需要和軌道器、返回器組合體對接，后者在環(huán)月軌道上有轉(zhuǎn)到月球正面，讓地面站測軌和通信的機會，但前者在月球表面得不到任何地面站的支持，只能跟鵲橋二號通信。在軌對接最基本的要求是，著陸器和上升器的組合體要進入和軌返組合體相同的軌道面，然后通過調(diào)整，實現(xiàn)近距離交會、靠近和對接，對接軌道的測量需要非常精確。著陸器和上升器的組合體在繞月軌道上的飛行速度大概是一千六七百米每秒，如此的高速意味著極小的對接窗口。如果軌道都錯了，將很難校正并實現(xiàn)對接。

（摘自《中國新聞周刊》）□