“小時不識月,,呼作白玉盤,?!碧拼笤娙死畎自谒摹豆爬试滦小芬辉娭?,寫出了孩童眼中的月亮。直到今天,,我們對這個“近鄰”的認識依然有限,,尤其是“白玉盤”的另一面——月背。
從科學意義上講,,月球由于自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期相同,,加之被地球潮汐鎖定,永遠只有一面朝向地球,。那么,,月球的背面究竟藏著哪些不為人知的秘密?
嫦娥六號探測器
65年前的1959年,,蘇聯(lián)月球3號探測器拍到月球背面第一張影像圖,,盡管分辨率很低,但由此揭開了月背的神秘面紗,;3年后,,美國徘徊者4號探測器以硬著陸方式撞擊月背,但遺憾的是并未傳回任何數(shù)據(jù),。
此后的數(shù)十年間,,雖然有多個國家的探測器拍攝到月背的“芳容”,但真正實現(xiàn)航天器月背軟著陸的目前只有中國,。
2019年年初,,中國的“嫦娥四號”實現(xiàn)人類航天器首次在月背巡視探測;2020年年底,,“嫦娥五號”實現(xiàn)月球正面無人采樣返回,;2024年5月3日,在前期技術(shù)積累和充分論證的基礎(chǔ)上,,“嫦娥六號”向月球進發(fā)——開啟了人類航天器首次月背采樣返回的征程,。
為何要去月背采樣? “一方面是人們對月背特別好奇,,想了解不知道的東西,;另一方面,‘嫦娥四號’去了以后,,其傳回的種種科學數(shù)據(jù)顯示,,月球背面確實存在很多不同于月球正面的科學現(xiàn)象,特別需要獲取樣品,供科研人員進一步研究,。”中國探月工程四期總設(shè)計師,、中國航天科技集團有限公司科技委副主任于登云院士一語中的,。
嫦娥六號探測器各組成部分示意圖
嫦娥六號任務(wù)的預(yù)選著陸和采樣區(qū)是月球背面南極-艾特肯盆地。這個被公認為月球上最大,、最古老,、最深的盆地,直徑約2500公里,,堪比昆侖山脈的長度,,深度約13公里,比馬里亞納海溝更深,。
“嫦娥四號”就著陸于該盆地的馮·卡門撞擊坑內(nèi),。在嫦娥四號任務(wù)中,科研人員開展了月球背面巡視區(qū)形貌和礦物組分研究,、月基低頻射電天文觀測與研究等,。
其中,利用“嫦娥四號”就位光譜探測數(shù)據(jù),,中國科研團隊證明了南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質(zhì),,為解答有關(guān)月幔物質(zhì)組成的問題提供了直接證據(jù)。
此次“嫦娥六號”計劃著陸于南極-艾特肯盆地東北部的阿波羅撞擊坑邊緣,。如果把月球一剖為二,,以月核為圓心,月球背面南半球“嫦娥六號”的落點與月球正面北半球“嫦娥五號”的落點將大致呈現(xiàn)出中心對稱關(guān)系,。
待月背樣品被帶回地球,,科研人員將之與“嫦娥五號”采集的樣品進行比照研究,將有助于進一步分析月壤的結(jié)構(gòu),、物理特性,、物質(zhì)組成等,并深化對月球成因和演化歷史的認識,。
然而,,去月背“挖土”,豈是容易的事,?
一方面,,月背無法與地球直接通信,需要首先解決探測器和地球之間的測控通信及數(shù)據(jù)傳輸問題,;另一方面,,月背遍布大大小小的隕石坑,地形復(fù)雜,,起伏較大,,探測器著陸下降,、開展月面工作、起飛上升等環(huán)節(jié)都存在很大風險,。
越是艱險越向前,。今年3月,鵲橋二號中繼星成功發(fā)射,。這座地月新“鵲橋”是月背采樣返回和南極探測任務(wù)中探測器與地球通信的唯一通道,,為“嫦娥六號”開展著陸探測和采樣返回提供可靠通信保障。
鵲橋二號中繼星在軌運行效果圖
在“嫦娥六號”為期約53天的任務(wù)周期內(nèi),,逆行軌道,、智能采樣、月背起降是最為重要的幾道“雄關(guān)險隘”,。
3年多前,,降落在月球正面的嫦娥五號探測器采用環(huán)月順行軌道,沿著月球自轉(zhuǎn)方向,,從西向東飛行,。而“嫦娥六號”則采用環(huán)月逆行軌道,也就是從東向西飛行,,以此適應(yīng)月球背面的采樣任務(wù),。
在采樣過程中,即使有中繼星加持,,當中繼星飛行至月球正面時,,嫦娥六號著陸器與上升器組合體還是會有幾個小時處于“失聯(lián)”狀態(tài)。為此,,研制團隊通過提高探測器的自主控制能力,,進行了智能采樣設(shè)計,省去了幾百條上行指令,,大大提高月面工作效率,。
相比月球正面豐富的探測經(jīng)驗,人類對月球背面知之甚少,,起伏不平的地形地貌對探測器安全軟著陸提出了更高要求,。“嫦娥六號”采用了多脈沖軌道控制策略,,通過精確的自動化設(shè)計方式,,使探測器如期到達預(yù)定著陸區(qū)。完成工作后,,它還要從月面起飛,,將“成果”順利運回地球。
回望人類探月歷程,月球之上已經(jīng)留下許多足跡,。這一次,,“嫦娥六號”即將翩然落下,再次創(chuàng)造人類探月的新高度,。(胡藍月 劉淮宇)