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嫦娥五号的48小时:详解38万公里外的“神操作”

嫦娥五号的48小时:详解38万公里外的“神操作”
2020-12-04 21:34:56 新京报

(记者倪伟)自从12月1日23时11分嫦娥五号着陆月球表面,之后每个深夜,都传来新的消息。钻取完成、采样结束、点火起飞、返回轨道……一系列操作按计划顺利进行。

每一步都是中国航天领域的首次尝试。虽然在地球上经过成千上万次试验,但由于月表复杂、极端的环境,以及测控、导航的“鞭长莫及”,很多关键动作只能依靠探测器自主决策,每一步都蕴含着风险。

从12月1日到3日深夜,这48小时里,38万公里之外的嫦娥五号到底进行了哪些“神操作”?地面上的科研人员又实现了哪些突破?

嫦娥五号的48小时:详解38万公里外的“神操作”

嫦娥五号着陆器和上升器组合体着陆后全景相机拍摄的环拍成像。国家航天局供图

月面采样“采得多”:

一次采集量为苏联20倍,“金刚钻”用上“人工智能”

12月1日23时11分着陆后,嫦娥五号开始了为期2天的月面工作,实际采集样本时间为19小时。整个嫦娥五号任务中,最核心关键的操作,就是自动采样和封装。能带回多少样品,能否保持样品无污染、高质量,全在此一举。

首次月面采样困难不少,需要考虑探测器的测控、光照条件、电源、热控等各种约束。着陆后不能移动,钻取采样装置正下方的地面是松软的土壤,还是坚硬的岩石,登陆前不能确定。

航天科技集团五院设计师为嫦娥五号设计了两种“挖土”模式:钻取和表取。钻取是利用钻头钻进月表2米深处,采集深层样品;表取是在降落点附近月球表面多点采样,采集月表样品。

据钻取系统研制单位航天科技集团五院529厂介绍,采样机构的钻头,是从16种设计方案中选中的,具备对8级硬度岩石的钻进能力。针对不同颗粒度月壤,会采取切削、拨、挤、排等不同操作。

嫦娥五号的48小时:详解38万公里外的“神操作”

嫦娥五号在月球表面自动采样。国家航天局供图

钻取系统也有“人工智能”的帮助。在地球上,已经进行了上千次试验,形成不同工况的钻取参数数据库。数据库支撑月表工作决策,钻头在月表之下遇到不同工况,钻取系统可以在“回转”“冲击”和“回转+冲击”三种模式中自由切换,适应复杂的情形。

嫦娥五号带回的样品重量,被设定为2千克,这是依据探测器运载能力等因素综合考虑的。中国科学院国家天文台研究员郑永春认为,实际上,2千克月球样品不仅不少,可以称得上很多了。

同样以无人采样返回的方式,苏联曾成功开展过三次月球任务,一共带回300多克样品,平均一次带回的量仅为嫦娥五号的1/20左右。美国采集的样品很多,一共381.7千克,是通过6次载人登月任务由航天员手动“搬”回来的。

郑永春表示,从科研需求角度来看,2千克样品已足够支撑科学研究。随着科技的进步,科学家希望得到的不是某一区域的更多样品,而是在月球多个区域的取样。

此次嫦娥五号采样的地点,正是此前人类探测器从未到过的区域,有望为月球火山、地质活动演化带来新的研究成果。

嫦娥五号的48小时:详解38万公里外的“神操作”

嫦娥五号上升器点火起飞瞬间。供图/国家航天局

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