解码嫦娥六号“奔月”之路
嫦娥六号各部分示意图。 |
近日，前往月球探索的中国嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。
作为中国探月工程四期的“关键一环”，嫦娥六号将完成月背采样返回等重要任务。自5月3日顺利升空以来，嫦娥六号的探月之旅吸引全球关注。在50多天的旅程中，嫦娥六号要经历哪些考验？为什么要到月球背面取土？哪些国家的载荷跟着嫦娥一起奔月？
经历11个飞行过程
进入环月轨道飞行，只是嫦娥六号漫长飞行任务中的一环。
据专家介绍，嫦娥六号探测器需经历发射入轨段、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、月地转移段和再入回收段等11个飞行过程。每个阶段环环相扣，好比接力赛，每一棒都必须成功。
与之前的嫦娥五号探月任务不同，嫦娥六号采用的是月球逆行轨道，其飞行方向与月球的自转方向相反。专家介绍，采用逆行轨道能够提升探测器与月球之间的相对速度，让环绕器更好地稳定在环月轨道上，并避免改动探测器太阳翼、敏感器等器件的安装位置。
嫦娥六号从发射到返回地面，整个过程需要53天，比嫦娥五号多花1个月时间。这些多出的时间，主要用于“等待”合适的落月时机。
嫦娥六号任务副总设计师王琼说，由于嫦娥六号探测器将在月背着陆，降落前，其轨道面需调整到与着陆点共面的位置，这一过程需多等待20多天。在鹊桥二号中继星的支持下，嫦娥六号将调整环月轨道高度和倾角，择机实施轨道器返回器组合体与着陆器上升器组合体分离。随后，着陆器上升器组合体将实施月球背面着陆，按计划开展月球背面采样以及返回任务。
高效开展月壤采集
嫦娥六号的预选着陆区为月球背面南极—艾特肯盆地。该盆地是整个太阳系中已知的最大撞击坑之一，被认为是月球上最大、最古老和最深的盆地，是月壳演化3个独立的地体之一，可能保存了月球上古老的岩石，具有重要的科研价值，有望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。
月球背面不如月球正面那样平坦，着陆区的选择及精准着陆是任务的难题之一。为此，嫦娥六号在落月过程中将通过多种技术手段，调整到理想的着陆区域。
月背采样的“挖土”过程同样具有不确定性。王琼说，对于着陆器下方的月球浅表层结构，必须等到嫦娥六号探测器抵达月球后，借助探测仪才能知道具体情况。
嫦娥六号着陆后，着陆上升组合体将采用钻取和表取两种采样方式，完成月壤的取样和封装。同时，有效载荷、国际载荷开展就位探测。
所谓表取，是用类似于人手的“铲子”采集月壤，钻取则可深入月球内部钻取月壤岩芯。虽然嫦娥六号会在月球上工作两天，但由于身处月背，受限于中继星覆盖时长问题，嫦娥六号探测器的工作时间将缩短至36到40个小时，这对地面人员以及探测器的工作效率提出了更高要求。
在完成月面工作后，上升器将携带月球样品在月面起飞，通过实施4次轨道机动，采用多圈多脉冲共面椭圆轨道交会策略，导引至高度为210公里的环月圆轨道上，与轨返组合体实施交会对接。
开放国际合作机会
嫦娥六号任务提供了开放的国际合作机会，务实的国际合作是本次任务的一大特色。
2019年4月，国家航天局对外发布了《嫦娥六号任务国际载荷合作机遇公告》，通过对两批次国际载荷搭载项目建议的征集、遴选，最终嫦娥六号搭载了4个国际载荷，包括法国氡气探测仪，对月表氡气同位素开展原位测量；欧空局月表负离子分析仪，对月球表面负离子进行探测，研究等离子体和月面的交互作用；巴基斯坦立方星，开展在轨成像任务；意大利激光角反射镜，作为在月球背面的定位绝对控制点，可以与其他月球探测任务开展联合测距与定位研究。
5月8日16时14分，嫦娥六号任务搭载的国际载荷之一巴基斯坦立方星与轨道器在周期12小时环月大椭圆轨道的远月点附近分离，随后成功拍摄第一幅影像。巴基斯坦立方星项目实现“成功分离，获得遥测”的既定目标，取得圆满成功。巴基斯坦立方星是由巴基斯坦空间技术研究所和上海交通大学于2023年初启动联合研制，2024年按计划完成与探测器的总装、测试和发射场准备。巴基斯坦立方星项目成功验证了纳卫星月球轨道探测技术，探索了中巴月球与深空探测任务合作模式，为后续任务中双方更深入的合作奠定了基础。
当前，中国正在加快推进国际月球科研站大科学工程。前不久，国际月球科研站新增尼加拉瓜、亚太空间合作组织、阿拉伯天文学和空间科学联盟3个合作国家、机构。嫦娥六号任务总设计师胡浩表示，中国探月工程向来重视国际合作，合作之门始终对国际社会敞开。
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