懷抱月壤 啟程回家
嫦娥六號完成世界首次月球背面採樣和起飛(科技自立自強·逐夢深空)
6月4日,在北京航天飛行控制中心屏幕上拍攝的嫦娥六號取樣回放畫面。 |
6月4日,在北京航天飛行控制中心屏幕上拍攝的嫦娥六號上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛的動畫模擬畫面。 |
核心閱讀
6月4日7時38分,嫦娥六號上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛,3000牛發動機工作約6分鐘后,成功將上升器送入預定環月軌道。此前,嫦娥六號順利完成在月球背面的採樣任務。后續,上升器將把樣品轉移到返回器中,由返回器帶回地球。
月背“挖土”
鑽取和表取結合,實現多點、多樣化自動採樣
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。嫦娥六號探測器著陸區位於月球背面的南極—艾特肯盆地區域內,這片區域是月球最古老、最大的隕石撞擊坑。採集這裡的樣品並進行分析研究,將填補人類獲取月球背面樣本的空白,深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的認知。
在月背,嫦娥六號怎麼“挖土”?
中國航天科技集團五院科研人員介紹,嫦娥六號探測器採用表鑽結合、多點採樣的方式,設計了鑽具鑽取和機械臂表取兩種模式。“表取”是用一個機械臂攜帶採樣裝置採集月球表面的土壤,“鑽取”則是用一根鑽杆鑽入月球表層預定深度,把較深層土壤採集出來。
受限於月球背面中繼通信時長,嫦娥六號採用快速智能採樣技術,將月面採樣的有效工作時間縮短至不到20個小時。
看清“挖寶地”,嫦娥六號著陸器配置的採樣監視相機、月壤結構探測儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷儀器正常開機,開展月表形貌及礦物組分探測與研究、月球淺層結構探測等科學探測任務。其中,鑽取採樣前,月壤結構探測儀對採樣區地下月壤結構進行了分析判斷,為採樣提供了數據參考。
在月背上“挖土”是個精細活,“鑽得動”很關鍵。對此,一方面,研制團隊開展了大量地面試驗與仿真分析﹔另一方面,結合月壤特性設計的獨創鑽頭,使其具備高硬度岩石的鑽進能力。
為應對中繼通信可能無法有效配合的極端工況,研制團隊還設計了應急程序,能夠通過“人機協作”方式,輔助嫦娥六號及時研判控制鑽取風險,現場決策后續動作。
封裝樣品
自動完成密封,高質量打包確保月壤“原汁原味”
採集的月壤被放入上升器頂部的樣品封裝容器內,再進行密封。
高真空、溫差大、有月塵,月球表面環境復雜。在38萬公裡之外,為確保從“挖土”到封裝一氣呵成,同時歷經空間飛行,再入返回過程而不被地面環境污染,維持月球樣品原態,科研人員研制了一套專門的裝置,能夠在月表自動承接、密封樣品,保証樣品完好無缺,“原汁原味”地送回地球。
為將月壤封裝容器與整形機構分離並傳送至上升器內,研制團隊設計了結構簡單、操作易控、能耗低的分離和傳送方案,實現了不同著陸姿態下封裝容器的精准傳送。
嫦娥六號任務新聞發言人、國家航天局探月與航天工程中心副主任葛平介紹,嫦娥六號著陸器攜帶的歐空局月表負離子分析儀、法國氡氣探測儀等國際載荷工作正常,開展了相應科學探測任務﹔安裝在著陸器頂部的意大利激光角反射器成為月球背面可用於距離測量的位置控制點。
5月8日,嫦娥六號任務搭載的國際載荷之一,巴基斯坦立方星與軌道器在周期12小時環月大橢圓軌道的遠月點附近分離,隨后成功拍攝第一幅影像。5月10日,我國向巴基斯坦交接嫦娥六號任務巴基斯坦立方星數據。
起飛入軌
智能自主完成上升器整個上升和入軌的動作
月面工作結束,上升器點火起飛,先后經歷垂直上升、姿態調整和軌道射入3個階段,順利進入預定環月飛行軌道。
不同於地面的航天器發射任務,月面起飛面臨著諸多挑戰。比如,地面發射有完善的發射場系統,月面起飛是將著陸器作為“臨時塔架”﹔地面發射有保障團隊支撐,月面起飛的許多工作需要靠航天器自己完成﹔地面發射的起飛位置和起飛姿態可以精准測算和調整,月面起飛隻能靠飛行器自己提前識別。
葛平介紹,與嫦娥五號從月球正面起飛相比,嫦娥六號從月球背面起飛,無法直接得到地面測控支持,需要在鵲橋二號中繼星輔助下,借助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿,工程實施難度更大。
承擔這項艱巨任務的,是中國航天科技集團五院502所研制的制導導航與控制系統,它就像一名經驗豐富的“駕駛員”,智能自主完成了上升器整個上升和入軌的動作。嫦娥五號、嫦娥六號兩次月面起飛的工程實踐,為未來深空探測任務的實施積累了經驗。
中國航天科技集團五院科研人員介紹,考慮到鵲橋二號中繼星可能出現通信不暢的極端工況,嫦娥六號具備了自主起飛准確的能力,包括自主確定位置、自主確定姿態、自主計算起飛參數等。
據介紹,后續,上升器將與在環月軌道上等待的軌道器和返回器組合體進行月球軌道的交會對接,並將月球樣品轉移到返回器中。之后,上升器將與軌返組合體分離,軌道器和返回器組合體將環月飛行,等待合適的返回時機進行月地轉移,在地球附近返回器將攜帶月球樣品再入大氣層,計劃降落在內蒙古自治區四子王旗著陸場。
《 人民日報 》( 2024年06月05日 12 版)
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