全球首次月背採樣任務,嫦娥六號或為地球生命起源找到線索
北京時間今天(5月3日)17時27分,搭載着嫦娥六號探測器的長征五號遙八運載火箭,從海南文昌航天發射場發射升空。
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轉運中的長征五號遙八運載火箭,嫦娥六號探測器位於整流罩中 | 拍攝:天羽(微博ID:星凌光);設計製圖:寶貓(微博ID:寶貓叫)
嫦娥六號探測器發射升空 | 央視新聞
火箭飛行約2210秒後,器箭分離,嫦娥六號探測器順利進入預定的地月轉移軌道。
世界首次月背採樣之旅成功開啓!
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嫦娥五號T1探測器拍攝的月地合影 | CNSA/SegerYU
嫦娥六號是繼2020年實施的嫦娥五號任務後,我國第二次月球採樣返回任務。
與嫦娥五號不同,嫦娥六號將着陸在月球背面採集土壤岩石樣本。受到月球本身的遮擋,嫦娥六號在月面工作期間無法直接與地球通信,早前發射的鵲橋二號衛星將爲嫦娥六號提供通信中繼服務。
除此之外,嫦娥六號探測器整體結構與嫦娥五號基本一致。
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嫦娥六號探測器 | CASC/CAST
嫦娥六號的旅程將歷時約53天,期間將從月球背面採集約2千克的土壤和岩石樣本,並在6月25日前後將樣本送返地球,將着陸於內蒙古四子王旗着陸場。
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嫦娥六號任務過程示意圖 | ZETAGRAVIT
科學意義
嫦娥六號任務瞄準位於月球背面的南極-艾特肯盆地(South Pole-Aitken Basin,SPA)。月球背面從南極點到艾特肯坑之間的盆地叫南極-艾特肯盆地,這裏是太陽系內已知的最大、最深和最古老的撞擊盆地。
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月球背面南極-艾特肯盆地和附近暈渲地形圖 | 嫦娥一號 DEM 數據/Zeng et al., 2023/SegerYU
這個區域的地質年齡距今超過42億年。科學家推測,當時一顆小行星或彗星的高速撞擊,可能將月球地幔的部分物質掀到了月面。這爲探測月球深部物質提供了天然窗口,有着非常大的科學研究價值,將幫助我們更好地瞭解月球乃至整個地球-月球系統的形成演化歷史。
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嫦娥六號預選着陸區遙感影像 | 嫦娥二號 CCD 相機 DOM 數據/Zeng et al., 2023/SegerYU
不僅如此,研究月球背面撞擊記錄還將有助於解開一個有關“晚期重轟擊”(Late Heavy Bombardment)的謎團。大約39億年前,太陽系曾經歷過一個劇烈的撞擊高峯期,無數小天體狂轟濫炸月球和地球,給兩個天體的表面留下了無數撞擊盆地的痕跡。但科學家一直存在分歧,這個撞擊高峯是一個突發事件,還是逐步減弱的長期過程?嫦娥六號帶回的樣本有望提供線索。
更重要的是,這個時期也可能與地球生命的起源有關。有學者推測,一些小行星或彗星攜帶了水和有機物質撞擊地球,爲原始生命的孕育提供了條件。因此,弄清楚當時的撞擊情況,對探究地球生命根源也將有重大意義。
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嫦娥六號預選着陸區高清遙感影像 | 嫦娥二號 CCD 相機 DOM 數據/Zeng et al., 2023/SegerYU
嫦娥六號的預選着陸區——阿波羅盆地,是月球南極-艾肯盆地中挖掘深度最深且直徑最大的撞擊盆地,那裏也成爲了南極-艾特肯盆地之內月殼厚度最薄之處。
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位於南極-艾特肯盆地內馮·卡門撞擊坑的嫦娥四號探測器 | CNSA、CAS/NAOC/GRAS/SegerYU
嫦娥六號的預選着陸區位於阿波羅盆地的南部邊緣,位於嫦娥四號着陸點的東北方向,距離嫦娥四號約 600 千米。
與此同時,嫦娥四號着陸器和玉兔二號月球也正在位於南極-艾特肯盆地中的馮·卡門坑內開展探測工作。
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玉兔二號全景相機在第 63 月晝獲得的最新月面影像 | CNSA、CAS/NAOC/GRAS、SegerYU
任務過程
嫦娥六號探測器由上升器、着陸器、返回器和軌道器4個主要部分組成,它們分別具備獨立飛行能力以及月面着陸、採樣、上升、對接、返回等功能。
嫦娥六號的整體任務流程與嫦娥五號任務非常類似。
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嫦娥六號探測器四器組合體示意圖 | CNSA
探測器將以四器組合體狀態飛往月球,進入環月軌道後,着陸器上升器組合體(着上組合體)將與軌道器返回器組合體(軌返組合體)分離。
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着上組合體與軌返組合體分離示意圖 | CNSA
着上組合體在調整軌道後,將在近月點附近約15千米高度實施動力下降,着陸月面。開展月面採樣和科學探測工作。
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嫦娥五號降落相機獲得的動力下降過程影像 | CNSA、CAS/NAOC/GRAS/SegerYU
與嫦娥五號一樣,嫦娥六號也配置了鑽取採樣和表面挖鏟取採樣兩種方式相互作爲備份,確保採樣成功。
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嫦娥六號月面採樣操作示意圖 | CNSA
與此同時,位於月球軌道的軌返組合體將實施約 4 次調相,調整軌道迎接上升器與它交會對接。
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嫦娥五號表取採樣機構機械臂實拍圖 | CNSA/SegerYU
在月面工作約 2 地球日後,上升器將實施零窗口起飛。
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嫦娥五號月面起飛監視相機影像 | CNSA
上升器攜帶樣品與軌返組合體交會對接,並將月球樣品通過轉移機構轉移至返回器中。
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嫦娥五號軌返組合體視角看平移靠攏中的上升器(右上角爲月球,遠處爲地球)| CNSA
上升器將樣品轉移至返回器後將與軌返組合體分離,隨後軌返組合體將在環月軌道等待月地轉移入射窗口。
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嫦娥五號返回器着陸地球 | 新華社 連振
軌返組合體返回地球附近後,返回器將與軌道器分離。返回器進入大氣層,經過大氣減速後打開降落傘,着陸在內蒙古四子王旗着陸場。
科學有效載荷
嫦娥六號除了攜帶有與嫦娥五號一致的降落相機、全景相機、月球礦物光譜分析儀和月壤結構探測儀共4個國內科學有效載荷外,還攜帶了3臺國際有效載荷。
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嫦娥六號科學有效載荷 | SegerYU
3臺國際科學有效載荷分別是法國提供的氡氣探測儀(DORN)、歐洲空間局提供月表負離子分析儀(NILS)和意大利的激光角反射器(INRRI)。
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嫦娥六號搭載的國際有效載荷 | CNSA
此外,嫦娥六號軌道器上還攜帶了由巴基斯坦和上海交通大學合作研製的一顆立方星——ICUBE-Q。
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ICUBE-Q 立方星 | IST
這顆衛星重約7千克,搭載了兩臺用於拍攝月球的光學相機。衛星將在月球軌道與嫦娥六號軌道器分離,並開展對環繞器分離過程拍攝、對月球拍攝、對地球拍攝、對月球和地球同框拍攝、對環繞器和月球和地球同框拍攝、獲取月球磁場數據等任務。
中國國家航天局官方發佈的嫦娥六號任務簡介 | CNSA
未來展望
在未來,我國將開展嫦娥七號、嫦娥八號月球南極探測任務,以及後續的國際月球科研站建設任務。
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國際月球科研站示意圖 | CNSA
與此同時,我國載人月球探測工程登月階段任務也已經啓動實施。
長征十號運載火箭、夢舟載人飛船、攬月月面着陸器、登月服等已完成方案研製工作,正在全面開展初樣產品生產和各項試驗。
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中國載人登月示意圖 | CMS
2030 年前,月球表面將首次留下中國人的足跡!
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嫦娥五號着陸器在月面展開留下的中國國旗,嫦娥六號將在月球背面再次展開並留下又一面中國國旗 | CNSA
在不遠的將來,月球上將留下更多中國元素。
作者:百舸爭流
編輯:Steed
封面圖來源:CNSA
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