航天科普 | 雨中出征！嫦娥六号去月球背面“挖土”了

科学家对首个月球背面采样任务寄予厚望。

▲图片来自新华社

中国成功发射了嫦娥六号探测器。这次任务将历时53天，是中国目前开展的最复杂也最有难度的探月任务。如果一切顺利，科学家有望在6月底拿到从月球背面带回的首批岩石样本。

当地时间周五下午在海南岛文昌，这个7.2米高、8吨重的探测器由长征五号火箭搭载着在暴风雨中升空。一小时后，探测器与火箭分离并进入预定的地月转移轨道，中国国家航天局（CNSA）宣布此次发射“圆满成功”。

香港大学天体物理学家Quentin Parker称赞这次发射“完美无瑕”。他说：“中国在过去几年里取得的太空探索成就是史无前例的。如果这次任务成功，将成为科学界的另一大盛事。”

为什么科学家对此寄予厚望？

在月球背面“挖土”有多难？

迄今为止，人类共对月球进行了10次采样返回，这10次采样均位于月球的正面。科学家认为，月球背面整体上相对于月球正面更为古老，具有重要科研价值，因此，嫦娥六号计划对月球背面样品进行系统长期的研究，分析月壤的结构、物理特性、物质组成，争取获得更新的月球科学数据。

月球和地球相距38万公里，只有正面朝向地球。到月球背面去“挖宝”，可以说是前所未有，也大大增加了月球“挖土”的难度。

想要飞到月背，嫦娥六号首先要进入近地点200公里、远地点约38万公里的地月转移轨道。与嫦娥五号相比，嫦娥六号重了100公斤，必须挑选一位经验丰富、能力最强的“护卫”。长征五号运载火箭“老将出马”，进行了多项设计优化和工艺改进，成功实现“完美瘦身”，满足了“乘客”的出行要求。

据专家介绍，一旦错过发射的时间窗口，奔月就会受到影响。科研人员应用了“窄窗口多轨道”发射技术，为火箭在连续两天、每天50分钟的窗口内设计了10条奔月轨道，以提高实施发射概率和可靠性。

要想抵达月背并开展工作，还需要解决通信问题。任何飞到月背、落到月背的探测器，都无法直接跟地球建立联系。地球上的无人区就够可怕的了，何况它还是在月球上。由于月球庞大的身躯会挡住嫦娥六号与地面指挥的通信信号，这就要依靠在轨“等候多时”的鹊桥二号中继星当起“顺风耳”，架起“沟通的桥梁”。

据悉，鹊桥卫星截至目前，已经有两枚飞行在月球背面了。2018年的鹊桥一号，成功保障了嫦娥四号和玉兔二号的月背软着陆，踏上了人类首次的月背之旅。而今年3月，鹊桥二号则率先嫦娥六号一步，提前到达了月背上空，用升级了的装备来保障嫦娥六号在月背的一切行动。

嫦娥六号如何带回月球“土特产”？

嫦娥六号此次“出差”，任务全过程约53天。首先我们来简单了解下嫦娥六号的“出差”日程表——嫦娥六号任务主要经历了11个飞行阶段，分别是：

发射入轨段、地月转移段、近月制动段、环月飞行段、着陆下降段、月面工作段、月面上升段、交会对接与样品转移段、环月等待段、月地转移段以及再入回收段。

其间，还涉及探测器的四个组成部分：上升器、着陆器、返回器和轨道器的多次分离组合。

嫦娥六号任务将沿用嫦娥五号的采集方式，使用钻取和表取两种采样方式，获得不同层面和深度的样品，并在月球背面同步开展科学探测。

要想取回“宇宙快递”，嫦娥六号必须精准做好“去、下、上、回、入”五个动作。中国航天科技集团五院嫦娥六号探测器研制人员介绍，轨道器主要负责“去和回”，飞到月球和返回地球；着陆器主要负责“下”，落到月背表面，并进行样本采集；上升器主要负责“上”，携带采集的样本从月球背面飞起来；返回器主要负责“入”，携带月壤再入返回地球。

这其中，轨道器既要护送大量载荷奔月取壤，还要精准完成月球样品“空中接力”，是名副其实的“地月巴士”。

中国航天科技集团八院研制团队称，通过进行适应性改进，嫦娥六号轨道器可以完成分离和组合的变形。同时，通过热控、能源等专业的复核复算，轨道器还能确保逆行轨道的飞行需求，让嫦娥六号有去有回，带着月壤顺利“回家”。

月背挖回的土里会有什么？

此前，围绕嫦娥五号从月球正面取回的月壤，科学家们已经开展了多项研究，并发现新矿物“嫦娥石”。

嫦娥六号任务总设计师胡浩介绍，此次任务预选的着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地，被公认为月球上最大、最古老、最深的盆地。着陆点的选择综合考虑了着陆难度、通信难度和科研价值，有望带回年代更久远的月球样本，助力人类进一步分析月壤的结构、物理特性、物质组成等，并深化对月球成因和演化历史的研究。

嫦娥六号预计在6月25日左右返回地球。国家航天局表示，顺利的话，这些珍贵的样本将降落在内蒙古四子王旗航天着陆场，并在48小时内完成回收。

资料来源：科普熊猫综合新华社、央视新闻客户端、科普中国微信公众号、新京报、上海科协

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