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嫦娥五号即将奔月,哪些“名场面”将上演?

嫦娥五号即将奔月,哪些“名场面”将上演?
2020-11-23 21:17:01 新京报

嫦娥五号即将奔月,哪些“名场面”将上演?

长征五号火箭搭载嫦娥五号探测器,进入最后阶段准备工作。图/国家航天局

新京报快讯(记者倪伟)据中国探月工程办公室消息,我国嫦娥五号探测器即将踏上奔月之旅。目前,搭载嫦娥五号的长征五号火箭已经矗立在发射塔架,各系统正在进行各项测试等最后准备工作。

嫦娥五号执行的是我国首次月球采样返回任务。此前发射的嫦娥一号到四号探测器,都留在了太空或月球上,如今第一次,嫦娥将回家,并带回2千克左右月壤样品。

这是我国迄今最复杂、难度最高的航天任务之一。嫦娥五号去月球做什么?将获得哪些科学成果?了解这几个问题,帮你Get这次任务的重点。

嫦娥五号为什么要采样返回?

2004年,我国探月工程立项实施,确定了“绕、落、回”三期战略规划。嫦娥一号到嫦娥四号任务,已圆满完成前两步,嫦娥五号将实现探月工程第三步战略目标。

这意味着,嫦娥五号将是探月三期的收官之作。嫦娥五号采样返回,将采集回大约2千克月壤样本,分别来自月表和2米深度之下。这些月壤将成为研究月球地质和演化的重要材料。

虽然一直有探测器在月球轨道和月表,通过科学装置研究月球,但地球上拥有规模更大的研究设备、更丰富的研究手段,将月壤带回地球研究,必然会为研究提供更好的研究条件,有望获得更丰富的新认知。

探月工程办公室表示,嫦娥五号任务通过在预定着陆区域开展取样,以及月面科学探测和后期月球样品综合分析,有望在月球形成过程、地质演变等方面取得新的科学认知。

全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍,二十世纪六七十年代,俄罗斯采用探测器无人采样,一共获得了300多克样品。美国通过阿波罗计划实现载人登月,12名航天员曾抵达月球,一共采集了约381.7千克月壤和月岩样品。1978年,美国赠送了1克月球样品给中国,我国专家经过4个月研究,发表了14篇高质量论文。

嫦娥五号任务的实施,也将为我国后续的行星探测乃至载人登月验证技术。我国计划在2030年前开展火星和小行星采样返回,嫦娥五号先行一步,有望积累丰富的技术经验。

嫦娥五号任务将有哪些“名场面”?

与此前任何一次嫦娥任务相比,嫦娥五号的复杂程度都要高很多。从探测器本身来看,嫦娥一号、二号只有一个器,三号、四号都有两个器,五号则由四个器组成。

这四个器(轨道器、着陆器、上升器、返回器)会在月球轨道、月球表面、地球上空进行多次分离和对接,具有轨道器和着陆器组合体、着陆器和上升器组合体、轨道器和返回器组合体、轨道器和支撑舱以及轨道器与对接支架5个分离面,这些分离均只有一次性特点,任何一次分离出问题,都将带来灾难性的后果。

除了“花式”分离和对接,还有两个操作,是中国航天的首次。

其一是在月球表面点火起飞。上升器起飞的时候,没有地球上的发射塔架和工程师的精心呵护,发射平台稳不稳、正不正,朝向那个角度,都具有不确定性。

其二是以第二宇宙速度在地球大气层“打水漂”。由于返回时是以第二宇宙速度高度俯冲,比神舟飞船返回舱返回时的第一宇宙速度高很多,如果减速不及时,很可能撞毁。科研人员为此设计一种半弹道式再入返回方案,即先进入大气层,依靠大气层的升力在跳出去,然后再次进入,一进一出,便实现了减速。

嫦娥五号之后,何时实现载人登月?

据中国国家航天局公布的计划,嫦娥五号之后,我国探月至少已经规划到嫦娥八号。

嫦娥六号将登陆月球南极并采样返回,嫦娥七号也计划着陆南极,进行一次对南极地形地貌、物质成分、空间环境综合探测任务。嫦娥八号则将进行一些关键技术的月面试验,为建设月球科研基地做一些前期探索。

2019年,中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁透露,未来10年中国将在月球南极建立国际月球科研站,在那之前,会在2022年或2023年做些实验。

至于万众瞩目的载人登月,吴伟仁表示,也将在未来10年左右实现。

此次嫦娥五号就为载人登月验证了技术。嫦娥五号在月球轨道多次分离和对接,与美国阿波罗计划载人登月的技术类似。中国探月工程副总设计师于登云说,希望嫦娥五号任务尽可能为未来载人登月做些技术储备,载人登月必然要在月球轨道交会对接,这是最安全也最经济的方式。美国在载人登月之前,也做过月球轨道交会对接试验。

嫦五前传:

嫦娥一号

嫦娥一号任务是我国首次深空探测任务,任务目标是在月球“绕起来”。

嫦娥一号探测器发射质量2350千克,携带了7种科学载荷,于2007年10月24日发射,完成了在轨1年设计寿命期内的既定任务,其后又开展了多项拓展任务,2009年3月1日受控撞月。

嫦娥一号是我国第一颗对地外天体进行环绕探测的探测器,使我国掌握了绕月探测技术,初步构建了月球探测的航天工程系统,获取了全月球表面的遥感图像,探测了地月空间环境,获取了大量的科学探测数据,并取得了多项技术突破。

嫦娥一号任务获取了多项科学探测成果:实现了月球表面影像的100%覆盖、制作了分辨率为3公里左右的全月球数字高程模型、编制了月表U、K、Th等元素含量分布图、得到全月球不同光照条件的四频段微波亮度温度数据。

任务的成功标志着我国在月球探测领域取得了历史性突破,成功迈出了深空探测的第一步,被看作是继人造卫星、载人航天之后中国航天的第三个重要里程碑,也是我国航天器研制中自主创新的一个典范。

嫦娥二号

嫦娥二号任务是探月二期工程的先导星,主要目标是给月球拍高清美图,获取高精度月球表面三维影像。

嫦娥二号发射质量2480千克,携带8种科学载荷,2010年10月1日发射,至2011年5月底,获取了包括嫦娥三号预选着陆区高清晰图像在内的月球表面三维影像。2011年8月25日到达了日地拉格朗日L2点,进行了为期10个月的科学探测;2012年12月13日在国际上首次近距离飞越探测4179图塔蒂斯(Toutatis)小行星。此后嫦娥二号一直朝向更远的深空飞行,直到现在。

嫦娥二号是我国首颗飞入行星际并环绕太阳飞行的探测器。嫦娥二号任务的实施,使我国获得了7米分辨率全月图和备选着陆区分辨率优于1.5米的局部影像图,实现了日地L2点环绕探测和图塔蒂斯小行星飞越探测,获取了大量的科学探测数据。

嫦娥三号

嫦娥三号任务主要目标,是落在月球上,并让月球车跑起来,掌握月球软着陆和巡视探测技术。

嫦娥三号探测器发射质量3780千克,着陆器与巡视器分别携带4种科学载荷。嫦娥三号于2013年12月2日发射,12月14日安全着陆在月球,巡视器于2013年12月15日与着陆器分离,驶抵月面,开展巡视探测。

该任务实现了我国首次地外天体软着陆和巡视勘察,使我国掌握了月球着陆和巡视探测技术,获取了大量科学数据,并取得了多项技术突破,主要有全自主避障的月球软着陆技术、月面巡视导航、月面移动、遥操作技术、月夜生存和光照自主唤醒技术等,并建造了35m、66m口径深空测控站和65m口径射电望远镜,为后续深空探测任务奠定了基础。

嫦娥四号

嫦娥四号与三号任务内容几乎相同,但降落的地点不同,是在月球背面,实现国际上首次月球背面软着陆和巡视探测。为了满足月球背面与地球的通信,任务中还发射了一颗中继卫星“鹊桥号”,布置在遥远的地月拉格朗日L2点,作为嫦娥四号与地球的信使。

截至2020年11月23日,嫦娥四号已在月球背面工作690个地球日,月球车累积行驶里程589.6米,开展了月球背面巡视区形貌和矿物组份研究、月表浅层结构研究以及月面中子及辐射剂量、中性原子研究和月基低频射电天文观测与研究,首次揭开月球背面地下结构的神秘面纱,极大地提高我们对月球撞击和火山活动历史的理解,为月球背面地质演化研究带来新的启示。

(责任编辑:孙启浩 CN037)
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