世界首次月背采样任务凯旋
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2024-06-27 07:21:55
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本报记者 刘苏雅

一趟长达53天的地月之旅,画上了圆满的句号。昨天14时7分,嫦娥六号返回器在红白相间的降落伞牵拽下,安全降落在内蒙古四子王旗预定区域。

草原上,一阵尘烟升腾,四子王旗着陆场时隔近4年,再次收到了月球“土特产”。探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功,世界首次月球背面采样任务凯旋。

备份件实现世界首次

嫦娥六号探测器被亲切地称为“嫦娥”家族的六姑娘。此前,我国探月工程五战五捷,实现了“绕、落、回”三步走目标。其中,嫦娥五号首次实现了我国地外天体采样返回,取回了1731克月壤。

按照“嫦娥”家族研制惯例,双号姑娘是单号的备份件,天生要肩负更具挑战的任务目标。中国科学院院士、航天科技集团五院技术顾问叶培建介绍,嫦娥二号和嫦娥四号都是如此。

嫦娥六号领到了“到月背,去采样”的任务。“这是人类首次月背采样返回任务。”叶培建说,可由于人类对月球背面的环境认识并不充分,这趟月背之旅面临了很多困难和挑战。

从5月3日启程,嫦娥六号的长途旅行可谓环环相扣、步步惊心。

月球背面总是背向地球,要让嫦娥六号不失联,鹊桥二号中继星提前就位,搭起“地月鹊桥”;月球南极—艾特肯盆地地形复杂,为确保探测器落月、起飞平稳,研制团队建立了适用于月背着陆的选址方法;精心设计的钻采、表采结合采样模式及采样装置,实现人类首次月背挖土……研制人员表示,探月之路充满艰难险阻,科研工作没有捷径,一步一个脚印地走。

5月8日,嫦娥六号成功实施近月制动;6月2日,着陆器上升器组合体抵达月背预选着陆区,随后完成月壤样品采集,五星红旗在月背展开;6月4日,嫦娥六号成为世界首个在月球背面起飞的航天器;6月6日,上升器与轨道器返回器组合体完成月球轨道交会对接和样品容器转移。

6月25日14时许,带着月球“土特产”,嫦娥六号平安到家。

“打着水漂”回家

在中国空间站工作的航天员乘组乘坐神舟飞船回家时,再入大气层的速度为每秒约7.9公里的第一宇宙速度。嫦娥六号从38万公里外的月球一路飞驰而来,速度接近第二宇宙速度,即每秒约11.2公里。

每秒超过3公里的速度差,对返回器的考验可想而知。航天器再入大气层的过程,舱体与大气剧烈摩擦,热流急剧提升。经测算,再入速度提升1倍,再入热量就会提高8至9倍。因此,嫦娥六号要想安全返回地球,首要任务就是巧“踩刹车”。

早在我国发射探月工程三期再入返回飞行试验器时,设计师就提出了一个大胆的返回方式——半弹道跳跃式再入返回。航天器先高速进入大气层,再在气动作用下跃出大气层,仿佛打了个水漂。借助大气层这个天然屏障,航天器就能将自身速度降至第一宇宙速度。不过与近地轨道航天器返回相比,嫦娥六号面临的情况更复杂,要在风驰电掣、大起大落的状态下飞行六七千公里,必须完美控制再入角度和再入点。

在蓝天的映衬下,当红白相间的降落伞花绽放,意味着嫦娥六号的回家路即将抵达终点。在落地过程中,一小一大两级降落伞先后打开。第一级降落伞是朵面积只有2平方米的“小花”,对返回器进行初级减速,并在“踩刹车”后分离拉出主伞;第二级降落伞面积约为50平方米,把返回器速度由300公里每小时降至不超过50公里每小时,一直守护它安全抵达地面。

返回器乌黑的外表,见证了它一路旅程的艰辛。再入大气层时,经受高温烧灼是不可避免的,研制人员为它量身定制的“贴心防热衣”,充分考虑了不同部位耐烧灼和隔热的具体需求。

搜救设备升级

返回器的安全着陆,还有回收控制器、压力高度控制器、过载开关等设备辅助。其中,回收控制器是回收系统的“大脑”,返回器距离地球数千公里时它就被唤醒,进入预备状态。

在返回器进入大气层后,压力高度控制器时刻聆听“风声”,计算所处高度。当高度达到预定的10公里附近时,它发出信号,“大脑”随即发出弹伞舱盖的点火命令,4只负责弹伞舱盖的弹射器将伞舱盖瞬间推出。

6次落点位置预报,帮助搜救队伍准确追踪返回器的身影。当嫦娥六号返回器在草原上落稳,安装在返回器“脚底”的过载开关,在感受到落地冲击后告知“大脑”——已经平安着陆。随后,返回器上的国际救援示位标向搜救队发出信号。

器落人到。由100余名搜救队员、30余台车辆装备组成的搜救队伍,迅速抵达着陆点,回收工作有序展开。相较于4年前的嫦娥五号任务,酒泉卫星发射中心航天搜救队的设备性能有了大幅提升。“地面分队综合通信车、指挥调度车全面升级,空中分队超短波电台抗干扰能力和吊舱捕获能力更加突出,加上快速便携站的开通,现场图像、话音的传输更加高效。”酒泉卫星发射中心刘泽龙说。

按照计划,返回器在完成必要的地面处理工作后,很快就会回到它的“出生地”——航天科技集团五院,取得的月背样品也将在这里取出并完成交接,后续会开展样品储存、分析和研究相关工作,为空间科学研究打开新空间。

鹊桥二号中继星的工作还在继续,将在轨择机开展科学探测任务。它携带的极紫外相机、阵列中性原子成像仪和地月甚长基线干涉测量试验系统,将收集来自月球和深空的科学数据。

我国深空探测的后续各项任务也正在抓紧推进:探月工程四期嫦娥七号、嫦娥八号任务的实施,将构建起国际月球科研站基本型;2030年前将实现载人登月,中国人的脚印将踏上月球。

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