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月球背面的秘密:嫦娥六號的探月奇旅

2024-08-20社會

千百年來,我們望月抒懷,看到的只是月亮的正面。始終背對我們的那一面,神秘而古老。如今,嫦娥六號這位勇敢的探路者,已成功踏足這片神秘之地,歷時53天的月背探險圓滿結束,一路平安地回到了北京老家,揭開寶箱,展示其非凡收獲。嫦娥六號帶回來的這份特別「禮物」,不僅是來自月球背面的珍貴土壤樣本,更是開啟了解密月球深部物質組成和結構的鑰匙,讓我們能夠更深入地探究月球的身世之謎,以及她那長達數十億年的滄桑變遷。

天舟七號貨運飛船發射升空

「備份」的華麗變身

話說在太空中,也有著「替補也能發光」的勵誌故事。原本默默無聞的嫦娥六號,作為嫦娥五號的超級備胎,就像足球場邊隨時待命的那位潛力股,一直靜靜地守候著自己的機會。當嫦娥五號這位「前輩」完美謝幕,瀟灑地完成了它的歷史使命後,嫦娥六號終於迎來了自己的高光時刻。它接過「月球探索」的接力棒,不是去逛月球的「前院」,而是直奔那個神秘莫測的「後花園」——月球背面的南極-艾特肯盆地,這個地方充滿了新奇與誘惑。嫦娥六號帶著一肚子的好奇心和滿滿當當的科研裝備,開始了它的「探秘之旅」。

嫦娥六號配備了降落相機、全景相機、礦物光譜分析儀、月壤結構探測儀、國旗展示系統等有效載荷。此外,嫦娥六號還廣泛開展了國際合作,搭載了歐空局月表負離子分析儀、法國氡氣探測儀、意大利激光角反射器、巴基斯坦立方星等載荷專案。可以說,此次嫦娥六號任務,備受各方期待。

2024年6月2日至3日,嫦娥六號順利完成在月球背面南極-艾特肯盆地的智能快速采樣,並按預先設計將珍貴的月球背面樣品封裝存放在上升器攜帶的貯存裝置中。嫦娥六號這位「月背探險家」還有點小小的心滿意足,在完成了它的「挖寶」任務後,它竟然還抽空在月球背面秀了一把五星紅旗。這是中國首次在

月球背面獨立動態展示國旗。

中國首次在月球背面實作了獨立動態展示

嫦娥六號任務是中國航天史上迄今為止技術水平最高的月球探測任務,實作了「三大技術突破」和「一項世界第一」,即突破了月球逆行軌域設計與控制技術、月背智能采樣技術、月背起飛上升技術,實作了世界首次月球背面自動采樣返回,再次創造了中國航天的世界紀錄。

月背「探險」,困難重重

為了抵達月球背面,嫦娥六號首先要進入近地點200公裏、遠地點約38萬公裏的地月轉移軌域。與嫦娥五號相比,嫦娥六號可不是輕飄飄的小鳥,它是個實打實的「重量級選手」。為了讓這位「大塊頭」順利升空,科研人員對長征五號運載火箭進行了多項設計最佳化和工藝改進,使其可以充分滿足發射嫦娥六號的需要。

首要挑戰是發射視窗。倘若發射視窗被錯過,整個「嫦娥奔月」的征程將面臨變數。但咱們的科研團隊哪是吃素的?為應對這一難題,他們腦洞大開,祭出了「窄視窗多軌域」發射技術這個法寶,為火箭在連續兩天、每天50分鐘的視窗內設計了10條奔月軌域,這樣一來,火箭發射的成功率就像是吃了「定心丸」,穩穩當當的,整個任務的穩健性也得到了質的飛躍。

要實作在月球背面著陸並執行任務,建立可靠的通訊鏈路是核心要務。因為月球龐大的體積會阻擋通訊訊號,任何試圖在月背著陸的探測器都像是掉進了無聲的黑洞,跟地球老家失聯。因此,預先部署在軌域上的「鵲橋二號」中繼衛星扮演著至關重要的角色,搭建起一條無形的通訊橋梁,確保嫦娥六號與地球控制中心之間的資訊暢通無阻。

環月逆行軌域方案是此次任務的亮點和難點。面對這一難題,軌域設計師們立刻進入了「頭腦風暴」模式,他們深入研究,絞盡腦汁,最終為嫦娥六號量身客製了一套環月逆行軌域方案。該方案透過調轉飛行軌域的方向,化解了因采樣區域位置變化帶來的朝向變化問題,同時也避免了構型布局和硬件產品的大振幅調整。

月背上長久留下中國銘印

2024年6月25日,嫦娥六號探測器滿載著來自月背的珍貴「土禮」——月壤樣品踏上了歸途。特別引人註目的是,在采樣過程中,被翻動後的月壤自然形成了一個寓意深遠的「中」字圖案。更令人振奮的是,嫦娥六號攜帶的五星紅旗恰巧在「中」字上方徐徐展開,就像是月球版的「升旗儀式」,兩種深厚的中國象征在月球背面彼此輝映,構建出一幅獨一無二的畫面。鑒於月球表面獨特的環境特征,缺乏大氣層的覆蓋,加之嫦娥六號著陸點位於一處形成於數十億年前的古老地形,這枚由月壤構成的「中」字標誌,將永久鐫刻於月背之上,成為時間與空間的永恒見證。

采樣之後,月背呈現一個「中」字。

回憶起過去,一位參與嫦娥六號研發的隊員分享道:「之前參與研發嫦娥五號,月壤取回來之後,我專門帶女兒去了國博看展,那也是我第一次看到月壤,心情很激動。等嫦娥六號回來,中國人就是世界上看到月背樣品的首批幸運兒。」

深空浩瀚無垠,人類求索無限。隨嫦娥六號的腳步,她的小夥伴們可沒閑著——嫦娥七號和嫦娥八號,還有探測行星的天問家族(二號、三號和四號),正在緊鑼密鼓地做著準備,摩拳擦掌,躍躍欲試。它們將延續人類對未知的追尋,揭開宇宙的神秘面紗,深化我們對太陽系及更遠宇宙的理解,書寫航天新篇章!

內容綜合於新華社、科普中國、中國科學院國家空間科學中心、中國新聞網、北京日報、北京青年報、中國政府網等

(本文由中科院國家空間科學中心研究員鄭永春、北京天文館【天文愛好者】雜誌原副編審李良進行科學性把關)