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中國航太的歷史性時刻:嫦娥六號“蟾宮挖寶”歸來 實現世界首次月背採樣返回

華夏經緯網 > 新聞 > 熱點聚焦      2024-06-26 14:45:54

2024年6月25日14時7分,嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古四子王旗預定區域,探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功。(圖源:新華社)

2024年6月25日14時7分,嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古四子王旗預定區域,探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功。(圖源:新華社)

【華夏經緯網綜合媒體報道】6月25日14時7分,嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古自治區四子王旗預定區域,這標誌著探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功。嫦娥六號任務自發射後歷經53天、11個飛行階段,突破了月球逆行軌道設計與控制、月背智慧快速採樣、月背起飛上升等關鍵技術,首次獲取月背的月球樣品,這是我國建設航太強國、科技強國取得的又一標誌性成果。

嫦娥六號回家之路怎麼走?

25日13時20分許,北京航太飛行控制中心通過地面測控站向嫦娥六號軌道器和返回器組合體注入高精度導航參數。此後,軌道器與返回器在距南大西洋海平面高約5000公里處正常解鎖分離,軌道器按計劃完成軌道規避機動。

13時41分許,嫦娥六號經歷了回家路上驚心動魄的時刻——返回器在距地面高度約120公里處,以接近第二宇宙速度(約11.2千米/秒)高速在大約大西洋上空第一次進入地球大氣層,實施初次氣動減速。下降至預定高度後,返回器在大約印度洋上空向上跳出大氣層,到達最高點後開始滑行下降。之後,返回器再次進入大氣層,實施二次氣動減速。這一過程俗稱“太空打水漂”,標準術語為“半彈道跳躍式返回”。

2024年6月25日14時7分,嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古四子王旗預定區域,探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功。(圖源:新華社)

2024年6月25日14時7分,嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古四子王旗預定區域,探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功。(圖源:新華社)

為何要“太空打水漂”式返回?中國航太科技集團五院科研人員介紹,嫦娥六號返回器從月球飛向地球速度非常快,返回過程必須減速。這樣設計,目的是利用數千公里大氣層的阻力和與大氣摩擦産生的熱量快速消耗返回器的能量,使其再次穿出大氣層時速度已經降到第一宇宙速度以下,不再具備環繞地球飛行的條件而第二次進入大氣層。

據介紹,“太空打水漂”依靠全數字全系數自適應預測校正制導技術。為了驗證該項技術,2014年,我國專門發射了月地高速再入返回飛行試驗器並取得了圓滿成功,這是該項技術的首秀。嫦娥五號任務是第二次採用該項技術,嫦娥六號月背自主採樣返回任務的成功,再次驗證了該項技術的強適應性、高精準度和高穩定性。

除了減速,嫦娥六號順利回家還要克服高溫的影響。由於再入大氣層速度快,高溫燒灼不可避免,為保證返回器既防熱又抗燒蝕,嫦娥六號返回器充分借鑒了嫦娥五號返回任務的經驗,根據不同部位耐燒灼和隔熱的具體需求與指標,製備了一件量身定制的“貼心防熱衣”,保障其安全順利返回地球。

在降至距地面約10公里高度時,返回器打開降落傘,以兩級減速的方式,綻放兩次“紅白傘花”。其中,第一級降落傘是一朵只有2平方米的“小花”,即減速傘,它負責“踩一腳剎車”,對返回器進行初級減速,之後分離拉出主傘。第二級降落傘是一朵約為50平方米的“大花”,即主傘,負責把返回器速度由數百公里每小時降低到不超過50公里每小時,護佑返回器穩穩落于地面。

2024年6月25日在北京航太飛行控制中心螢幕上拍攝的嫦娥六號返回器即將著陸的動畫模擬畫面。(圖源:新華社)

2024年6月25日在北京航太飛行控制中心螢幕上拍攝的嫦娥六號返回器即將著陸的動畫模擬畫面。(圖源:新華社)

嫦娥六號如何實現月背“挖寶”?

嫦娥六號任務之前,人類共對月球進行了10次採樣,均位於月球的正面。為什麼要去月球背面採樣?“一方面是人們對月背特別好奇,想了解不知道的東西;另一方面,嫦娥四號去了以後,其傳回的種種科學數據顯示,月球背面確實存在很多不同於月球正面的科學現象,特別需要獲取樣品,供科研人員進一步研究。”中國探月工程四期總設計師、中國航太科技集團有限公司科技委副主任于登雲院士一語中的。

此次嫦娥六號的著陸區月球背面南極-艾特肯盆地,被公認為月球上最大、最古老、最深的盆地,直徑約2500公里,堪比崑崙山脈的長度,深度約13公里,比馬利亞納海溝更深。從這裡採集年代更久遠的月球樣品並加以研究,將幫助我們更好地認識這顆星球。

嫦娥四號就著陸于該盆地的馮·卡門撞擊坑內。在嫦娥四號任務中,科研人員開展了月球背面巡視區形貌和礦物組分研究、月基低頻射電天文觀測與研究等。如果把月球一剖為二,以月核為圓心,月球背面南半球嫦娥六號的落點與月球正面北半球嫦娥五號的落點將大致呈現出中心對稱關係。

2024年6月4日在北京航太飛行控制中心螢幕上拍攝的嫦娥六號取樣回放畫面。(圖源:新華社)

2024年6月4日在北京航太飛行控制中心螢幕上拍攝的嫦娥六號取樣回放畫面。(圖源:新華社)

嫦娥六號如何實現月背“挖寶”?和嫦娥五號任務相同,嫦娥六號在月背取樣採用了表取和鑽取兩種方式。鑽取需要採集一定深度的月球次表層樣品,爭取讓採樣裝置採得更深,讓樣品種類更為豐富。表取採樣則是在一片區域裏進行多次採樣,主要採樣目標是月球表面的風化層樣品。

鑽取所用的採樣裝置共有三層結構,設計長度為2.5米,最外層是外鑽桿,緊靠外鑽桿的是取芯管,取芯管的外麵包裹著一條取芯袋。當鑽頭向下鑽進時,取芯袋也會跟隨著取芯管向下運動,而鑽取到的月壤岩芯則會被頂進袋內,整個過程就像“穿襪子”。取樣後的取芯袋以纏繞的方式,存放在鑽取初級密封裝置上。

外鑽桿是鑽取採樣設備中的關鍵部件,為了保證鑽取有力度、設備不易變形,同時減輕自身重量,中國科學院金屬研究所科研團隊進行了一系列探索,最終研製出高強韌鋁基複合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材,實現材料性能和穩定性大幅提升,製作出的鑽桿耐磨性和強度可以與鋼材媲美,同時重量減輕了65%。

2024年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太發射場發射,之後準確進入地月轉移軌道,發射任務取得圓滿成功。(圖源:新華社)

2024年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太發射場發射,之後準確進入地月轉移軌道,發射任務取得圓滿成功。(圖源:新華社)

中國探月工程還有哪些任務?

從5月3日成功發射到6月2日精準著陸在月球背面“挖寶”,再到6月25日順利著陸“回家”,嫦娥六號在此次為期53天的月球探險期間創造了多個“首次”:人類歷史上首次月球背面採樣和返回、首次在月球背面獨立動態展示中國國旗、首次回傳著陸器和上升器合影。

“中國成為第一個從月球背面採集樣本並帶回地球的國家,這是中國太空計劃的一個里程碑式成就”“這是一項真正的技術壯舉”“中國太空計劃向前邁出重要一步”……國際社會密切關注嫦娥六號的月背之旅,認為這是中國取得的一項偉大成就,標誌著中國一系列探月任務的又一次勝利,中國航太綜合實力不斷提升。

近年來,中國在月球探索方面取得長足進步。2004年,中國正式開展月球探測工程,並以神話中月亮女神的名字命名為“嫦娥工程”。我國對於月球探測的整體戰略部署可以歸納為“探、登、駐”。“探”,即探測,主要指獲取月球各類相關資訊。“登”,即載人登月。“駐”,即長期駐留在月球,在月球擁有長期科考基地,利用月球資源開展各項科研工作。

前三期探月工程也可歸納成三個字,“繞、落、回”。“繞”,即發射能夠長期環繞月球對月球進行遙感探測的衛星。“落”,即落到月球表面完成一系列科考工作。“回”,從月球上採樣返回。目前,前三期工作都已順利完成。

探月工程四期于2021年12月獲批實施,由嫦娥四號、嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號4次任務組成。嫦娥四號實現了世界首次月球背面軟著陸巡視探測;嫦娥六號剛剛實現了人類首次月球背面採樣返回任務;後續,嫦娥七號和嫦娥八號將構建月球科研站基本型,開展月球環境探測等任務。

今年是中國探月工程正式立項20週年。20年來,從嫦娥一號拍攝全月球影像圖,到嫦娥四號實現人類首次月球背面軟著陸;從嫦娥五號帶著月壤勝利歸來,再到嫦娥六號成功實現月背“挖寶”……中國探月工程不斷刷新人類月球探測的紀錄。隨著探月四期工程的持續推進,中國的探月之路仍將繼續。


(資料來源:央視新聞、人民日報、我們的太空、中國航太報)


責任編輯:姚思寒
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