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“鹊桥”搭桥 “嫦娥”奔月!人类首次到月球背面要挖什么土
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“鹊桥”搭桥 “嫦娥”奔月!人类首次到月球背面要挖什么土
发布日期:2024-04-06 04:43    点击次数:82

3月17日,在文昌航天发射场,探月工程四期鹊桥二号中继星和长征八号遥三运载火箭星箭组合体垂直转运至发射区,计划于近日择机实施发射。月背采样,鹊桥先行,鹊桥二号中继星“上天”后,静待“嫦娥”奔月。

就在前几日,据“中国航天科技集团”官微发文,将执行探月工程四期嫦娥六号任务的长征五号遥八运载火箭安全运抵中国文昌航天发射场。

嫦娥六号着陆点位于月球的背面,受到月球的遮挡,它无法直接与地球之间通信,鹊桥二号作为一颗中继通信卫星,转发月面航天器与地球之间的通信。据悉,世界上只有中国拥有这样的中继星技术,这次任务是人类首次月背取样。

鹊桥二号和嫦娥六号这次太空之旅的目的地是月球背面。此次太空之旅不仅要揭开月球背面的神秘面纱,还要首次从月球背面带点“土特产”回来。

有可能会改变人类对地球的认识

月球是距离我们最近的自然天体,38万公里之外的它一直在绕着地球运行,同时也成为地球生命的“保护伞”,月球背面那些密密麻麻的撞击坑,都是它曾为地球付出而留下的印记,如果没有月球的存在,那些撞击坑就会出现在地球表面,同时,月球上有大量的资源,比如100多种矿物质等,所以进一步了解月球,有助于人类研究地球的起源和演变过程,也有助于探索未知的科学世界。

然而,迄今为止,人类已经进行的十次月球采样返回都是位于月球正面。探月工程三期副总设计师地面应用系统总师李春来介绍,月球背面整体相对于月球的正面来说更为古老。

月球的正面和背面有非常大的不一样。月球背面基本上都是古老的月壳和月球的高地,会埋藏着很多科学的问题。

月球南极和地球南极类似都在最南端,而且非常寒冷。月球南极地区有低洼的环形山坑底,也有高耸的山峰,地形非常复杂,极区内的某些地区可以连续暴露在阳光下数月甚至更长时间,而不受阴影影响,光照充足,并且附近的永久阴影坑内可能存在水冰,因此这里成为建立栖息地的良好备选。而月球背面还存在着月球三大地体之一的南极-艾特肯盆地,具有重要的科研价值。

嫦娥六号任务,就是计划前往月球背面南极-艾特肯盆地,进行形貌探测和地质背景勘察等工作,去发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品,实现众多科学目标。航天科技集团五院嫦娥八号探测器总师兼嫦娥五号探测器副总师彭兢说,南极-艾特肯盆地是一座巨大的陨石坑,差不多完全位于月球背面,它从月球南极点之上不远处开始延伸,一直越过背面中部附近的艾特肯环形山。

据介绍,南极-艾特肯盆地在科学上比较特别,科学家们认为是太阳系里面自然天体上最大的一个陨石坑,此处采出的样品会非常特殊,有可能会改变人类对地球的认识。

月球背面和地球无法实现通信

除了科学意义,鹊桥二号和嫦娥六号此次太空之旅的工程意义也十分重大。

这一次,嫦娥六号将突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能采样和月背起飞上升等关键技术,在月球背面进行自动采样返回,同时开展着陆区科学探测和国际合作,并搭载10千克国际载荷。

逆行,指的是绕行方向和月球自转的方向是相反的,这次月球逆行轨道是一个可以长期稳定的轨道,不管是探测器,环月的卫星,还是未来载人登月的飞船,走这个轨道,它的能耗比较小,在携带相同燃料的情况下,意味着我们能装更多的东西。据北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征表示:“所以,远距离逆行轨道是目前各国探月的时候非常关注的一个轨道。”

但是,这样的轨道带来的最大的难度就是测控非常不容易。“打个比方,轨道对导航系统的要求高一点,就像在一个信号不那么好的地方开车,我们希望验证我们的导航系统能不能比较好地保持监控,保持监测,给我们提供相应的信息的指引。”陈征说道。

嫦娥五号是着陆在月球正面的北半球,嫦娥六号是着陆在月球背面的南半球区域。而由于地月潮汐锁定,月球背面是永远无法朝向地球,这也导致月球背面和地球无法实现通信,鹊桥号像一座桥,可以提供中继通信,也就是说,嫦娥六号传回地面的数据或者地面发送的指令,可以通过鹊桥号转发。

这次即将发射的“鹊桥二号”,不光要执行通信中继任务,还要执行科学探测任务,届时,距离月球最近的时候只有约300公里。此外,“鹊桥二号”还是一个星座,它上天还带着两个小兄弟,“天都一号”“天都二号”两颗卫星,这两颗卫星将在月球轨道编队飞行,有了这两个小兄弟,“鹊桥二号”的任务除了通信中继以外,还有导航、遥感两个重头戏。

据国家航天局探月与航天工程中心 嫦娥七号任务副总师 唐玉华介绍,嫦娥六号是采样返回任务,它在月面的工作时间相对来说是比较短的,鹊桥二号可以为嫦娥六号提供可视(测控)弧段,在这个弧段内它是完全可以完成它的关键动作的。

“鹊桥二号”不单单为“嫦娥六号”服务,在嫦娥六号任务完成后,鹊桥二号将会择机调整轨道,从而为嫦娥七号、嫦娥八号以及后续月球探测任务提供服务。此外,鹊桥二号还要接力鹊桥一号,为在月球背面探测的嫦娥四号和玉兔二号提供中继通信服务。

鹊桥二号,嫦娥六号,中国即将发射两大月球航天器,并且都是去创造中国、甚至是世界性的航天历史,在全球都是独一无二的,期待这两次出征月球的任务能够圆满的执行。

各国纷纷启动月球探测开发计划

继2020年12月17日嫦娥五号成功带回1731克月球样品后,我国于2022年正式启动了探月四期工程,即今年发射嫦娥六号实现月背采样返回、2026年前后发射嫦娥七号开展月球南极环境与资源勘查、2028年前后发射嫦娥八号构建国际月球科研站基本型,并开展资源利用试验验证。

国际上,各大国也纷纷启动月球探测开发计划,掀起了新一轮探月热潮。2017年,美国批准启动了阿尔忒弥斯(Artemis)计划,其目标是月球南极长期驻留和资源开采,并以此为踏板进军火星。截至2024年1月,该计划已成功发射阿尔忒弥斯—I号,并完成了阿尔忒弥斯—II任务4名宇航员的选拔。本轮任务中,美国国家航空航天局采用了国际合作及私营企业联合开展的新模式,目前澳大利亚、加拿大、意大利、日本、卢森堡、阿联酋、英国等已相继加入该计划。2024年2月,美国国家航空航天局与私营企业“直觉机器”公司研发的“奥德修斯”着陆器登陆月球,这标志着自1972年以来美国航天器重返月球。

俄罗斯、欧盟、日本、印度、以色列等也宣布或启动了各自的探月计划。2015年10月,时任欧洲航天局局长约翰-迪特里希·韦尔纳在第66届国际宇航大会上首次宣布其国际月球村计划,并在此后迅速启动了以月壤为基材的月面3D打印建造技术攻关。2023年,俄罗斯发射了月球探测器“月亮—25”,其目标是2035年左右在月球上建立基地、开发月球矿产资源。

根据联合国《月球公约》规定,月球资源开采遵循“先到先得”规则,目前月球开发竞争趋于白热化。正如中国航天科技集团有限公司嫦娥五号探测器系统总指挥兼总设计师杨孟飞院士所说,我国月球资源开发利用已日益紧迫、刻不容缓。

 

整合:李芷琪

来源:央视新闻、中国之声