浙江日报 数字报纸


00008版:前沿

嫦娥六号即将归来,五十余天的“旅行”——

撩起了月球暗处的面纱

  从嫦娥一号绕月探测,嫦娥三号落月巡视,到嫦娥五号月面取样返回……以“嫦娥”之名,中国探月工程在地球唯一的天然卫星——月球上留下一个又一个坚实的足迹。

  如今,嫦娥六号即将从38万公里外的“月宫”,携带“土特产”返回。

  回顾它这趟五十余天的“出差”,有哪些值得关注的细节和亮点呢?

  “月背起飞”是亮点

  在国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光看来,“月背起飞”是最值得关注的技术亮点。事实上,美国阿波罗11号登月和我国嫦娥五号、嫦娥六号的登月采样返回,均采用了月球轨道交会对接的方式。

  “这意味着探测器从月球表面起飞后还需要与轨返组合体进行对接,也就是说两者必须进入同一个轨道面。”他说。

  环绕月球轨道的飞行器飞行速度约为1.7公里每秒,嫦娥六号的上升器一旦起飞就没有修正时机和方向的机会,因此它只有唯一一次进入正确轨道的机会,与轨道器和返回器组合体完成月球轨道的交会对接。

  这一浪漫的“太空牵手”,四年前嫦娥五号从月表返回时便已经达成。“当时地面的测控站能够给予较好的支持,不仅能够准确测出上升器的起飞点坐标,还能在其上升直到进入绕月轨道的过程中不断给予测控支持。”杨宇光告诉记者,但在月球背面起飞,意味着除了鹊桥二号中继通信卫星的支持外没有其它支撑手段。

  这与月球本身自转和公转周期相同的原理有关。这种自转与公转的同步,让地球始终只能面对月球的正面,地面基站自然也只能收到来自月球正面的信号。平日里对月背观测只能采取简单粗暴的办法——卫星飞到背面时测到的数据,飞到正面时再传回来。

  因此,我们需要一座通信桥梁。今年3月,鹊桥二号成功发射,提前在太空等待“嫦娥”的到来。它能同时将地球、月球背面纳入视野,从而扮演两个原本被隔绝地点之间的“传球手”。除此之外,它还拥有一把直径达到4.2米的“金色大伞”,被称作星载大型可展开天线。这面天线由镀金钼丝编织而成,这些钼丝非常细,直径大约只有头发丝的四分之一而已。在发射升空时,它会收拢起来,在进入太空后才会展开,形成伞状的天线,建起连接地球和月球、跨越40多万公里的“星际穿越”通信链路。

  在“鹊桥”的帮助下,地面所有的指令信号经由鹊桥二号传输给嫦娥六号,而月球上的信息也同样经此反馈给地面指令中心。

  真可谓是,“纤云弄巧,飞星传恨,银汉迢迢暗度”。

  除了鹊桥相助,记者了解到,成功导引嫦娥六号实现“太空牵手”还依靠了安装在轨道器和上升器上的微波雷达,正是它源源不断地为两者提供双向空空通信,引导两个航天器最终握住彼此的“手”。在遥远的月球轨道上,微波雷达是交会对接过程中远距离测量的唯一手段,是保证对接成功的关键。

  漫长谨慎的旅途

  漫长、谨慎,嫦娥六号这趟旅程,我们共同期待着。

  搭乘长征五号,经过2000多秒飞行后,嫦娥六号到达了预定轨道。这是它奔月的开始。

  5天后,嫦娥六号抵达月球附近,精准“踩下”一脚刹车后,成功被月球引力捕获,顺利进入环月轨道,开始“逆行”。

  至此,它完成了登月前的四个飞行过程。然后就是漫长的等待,为了找准一个合适的登月时机,它足足等待了25天。这期间,嫦娥六号不断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。

  6月2日,在着陆上升组合体与轨道返回组合体分离后,嫦娥六号软着陆于月背的南极——艾特肯盆地。第二天,这个远在月背的旅行者开通了微博账号,并发布第一条动态:“大家好,我是嫦娥六号,现在我正在月球挖土。”

  接下来就是限时48小时的勘探和采样。与嫦娥五号任务相同,嫦娥六号也采用了“钻取”和“表取”两种采样方式,前者类似于拿着“铲子”采集月壤,后者则自带2.5米的长杆可深入钻取月壤岩芯,两者互为补充和备份。

  6月4日,旅行博主“嫦娥六号月球探测器”再次发布动态:“我带着月壤起飞,等我的消息。”并附上一张五星红旗在月球背面展开的“自拍”。有趣的是,嫦娥六号采样之后,月表呈现一个“中”字。连它自己都忍不住发微博调侃,“我看‘中’!”

  紧接着,怀抱近2公斤宝藏的嫦娥六号自月球背面起飞,随后成功进入预定环月轨道。停留14天左右后再进入月地转移轨道,最终返回器将带着月球“土特产”回到地面。

  值得注意的是,此次旅行,嫦娥六号还携带了4个国际“包裹”,分别是法国氡气探测仪、欧空局月表负离子分析仪、巴基斯坦立方星和意大利激光角反射镜。同时,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。

  越来越多的国际伙伴踏入中国探月工程的合作之门。古人说 “千里共婵娟”,今人讲“命运共同体”,当“嫦娥”载上人类共同的期盼,全世界都在等待 “蟾宫宝藏”平安回家。

  打开“时间胶囊”

  远赴月背,当然不是为了写下一句“到此一游”。

  3800万平方公里的月球表面太大,人类到访月球的次数太少,“地利”的选择无疑要考虑在有利于获取更多月球背面地质信息的地区,如月海和高地的接触带、大型山脉、典型撞击坑构造区域等。

  杨宇光表示,许多年前一颗百公里量级的小天体在嫦娥六号的落点南极——艾特肯盆地砸了一个约2500公里的大坑,后来又经历多次撞击砸出一堆“盆中之盆”,把更深、更“古老”的月幔等物质掀了出来。

  它就像一个巨大的时间胶囊。这意味着,我们有机会触碰到那些古老的、未经时间风化的月岩,它们或许能讲述月球乃至太阳系早期的故事,这对于揭示地球的邻居是如何诞生的,至关重要。

  “嫦娥四号”就着陆于该盆地的冯·卡门撞击坑内。其中,利用“嫦娥四号”就位光谱探测数据,中国科研团队证明了南极-艾特肯盆地存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质,为解答有关月幔物质组成的问题提供了直接证据——可见“地利”是多么重要。

  在嫦娥六号采样返回的探测方法之外,还有着遥感探测、原位探测等技术手段,并随着科技发展愈加先进。“好比是勘探人员在浙江采样,买张车票或者开车过去皆可。”杨宇光说,未来有可能实现更加方便、更加廉价的探测手段,人类对月球的勘测频率会显著增加。

  资料显示,预计在6月下旬,嫦娥六号带回的月球背面土壤将正式抵达地球。届时,科研人员将把它与嫦娥五号采集的样品进行比照研究,进一步分析月壤的结构、物理特性等。

  “比如看月球背面的土壤中,是否有和地球土壤相似的元素,可以对人类目前的生产生活产生价值。更重要的是,由土壤的分析可以延伸到更广的科学探索,”空间技术专家、航天五院高级工程师、新航天星空实验室创始人张传军补充道,“此前,我国科学家对嫦娥五号的土壤研究,更新了对月球的‘地质寿命’研究结果,刷新了人类对月球岩浆活动和热演化历史的认知。”

  当嫦娥六号的“挖宝”成果返回地球,我们将收获到关于月球乃至太阳系起源的新知识。

  目前嫦娥七号、嫦娥八号都在研制中,未来还将进一步揭开月球的“神秘面纱”。这片未被涉足的土地,正召唤着更多的梦想家和探索者。


浙江日报 前沿 00008 撩起了月球暗处的面纱 2024-06-21 浙江日报2024-06-2100005 2 2024年06月21日 星期五