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[科技] 嫦娥六号开展人类首次月球背面采样，一文读懂“揽月任务”

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疯狂玩家 发表于 2024-5-3 13:29:49 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
5 月 3 日，我国嫦娥六号月球探测器发射升空。作为嫦娥五号曾经的“备份”，嫦娥六号本次将前往月球背面采集样品并带回地球。月球背面采样的意义是什么？挑战几何？《一起来唠科》对话行星科学家肖龙，一文读懂本次“揽月任务”。
对话专家：
肖龙：嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员、地球和行星科学家、中国地质大学（武汉）教授
一、嫦娥六号不仅将开展人类首次月球背面采样，也是探月工程“承上启下”的重要“棋子”

一起来唠科：作为嫦娥五号曾经的“备份”，嫦娥六号本次探月的目标有哪些？当下在探月工程中承担着怎样的角色？
肖龙（嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员、地球和行星科学家、中国地质大学（武汉）教授）：嫦娥六号的目标主要有以下两点：
一是实现月球背面样品返回任务：嫦娥六号计划前往月球背面南极的艾特肯盆地，通过打钻和表面抓取两种采样技术，收集月球表面的样品，并将其带回地球进行科学研究。这将是人类首次开展月球背面取样。
二是进行形貌探测和地质背景勘察：在完成采样任务的同时，嫦娥六号还将对月球背面着陆区的地形地貌、地质结构等进行详细的探测和研究，以深入了解月球背面的地质背景和演化历史。
在嫦娥探月工程中，嫦娥六号承担着非常重要的角色。首先，它是“绕、落、回”三步走和6次发射任务中的“收官之作”，也同是嫦娥四期任务的先行者。再者，先期发射并成功运行的鹊桥二号中继通讯卫星将不仅支持嫦娥六号任务，同时也将为嫦娥七号和八号任务服务。
嫦娥六号开展人类首次月球背面采样，一文读懂“揽月任务” 第1张图片


总之，嫦娥六号是中国探月工程中的一颗重要“棋子”，搭载了多个国际载荷，其任务的成功实施将对中国乃至全球的月球探测事业产生深远的影响。
整体回顾盘点一下嫦娥往期探月工程：
我国对于月球探测的整体战略部署可以归纳为“探、登、驻”。
关于嫦娥探月工程的设想，要追溯到1991年，当时就有我国的科学家和航天专家提出开展月球探测工程。到1998年，国防科工委正式开始规划论证月球探测工程，并开展了先期的科技攻关。
2004年1月23日，国家正式批准探月工程立项，命名为“嫦娥工程”，确定了嫦娥探月工程环绕、着陆、返回，简称为“绕、落、回”的三期目标规划。每次任务都有主任务和备份任务组成，一共规划了6次发射。
探月工程一期的任务是实现环绕月球探测。嫦娥一号卫星于2007年10月24日发射，在轨有效探测16个月后，2009年3月成功受控撞月，完成探测任务。嫦娥二号是第二颗绕月人造卫星，2010年10月1日在西昌卫星发射中心发射升空；2012年12月15日，嫦娥二号工程探测任务结束。在科学上完成了对月球更精细的成像，并且还探测了一个编号为4179的小行星。在工程技术上，为中国探月工程二期的实施验证了新的技术。
探月工程二期的任务是实现月面软着陆和自动巡视勘察，由嫦娥三号和四号组成。嫦娥三号探测器于2013年12月2日发射，12月14日实现落月，由玉兔号月球车开展了月面巡视勘察，成为阿波罗计划之后时隔40多年的又一次月面着陆探测，并获得了大量工程和科学数据，包括探测了月球表面以下的地质结构等。嫦娥四号作为三号的备份，更是成就了到月球背面着陆和巡视的壮举。嫦娥四号于2018年12月8日发射升空；2019年1月3日在月球背面预选区着陆，成为人类在月球背面成功着陆的第一个着陆器，玉兔二号也是第一个在月球背面巡视的第一辆月球车。而且时隔三年多，玉兔二号依然在健康的工作中，不断传回科学探测数据，获得了很多新的发现，为人类认识月球贡献了中国智慧。
探月工程三期的标志是嫦娥五号，也是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器，为中国探月工程“绕落回”三期的收官之战，其工程难度也是最大和最复杂的。嫦娥五号于2020年11月24日，由长征五号遥五运载火箭从海南文昌卫星发射场成功发射。12月1日，嫦娥五号在月球正面预选着陆区着陆。12月2日完成月面自动采样和封装。12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品着陆地球，成功采回了1731克月球样品。这是继上世纪70年代阿波罗17采样返回后，人类的又一次成功采回月球样品。到目前为止，中国科学家已经对返回的样品进行了大量研究，已经获得了很多新的科学发现。
目前，前三期工作都已顺利完成。
在“探、登、驻”的整体框架下，第四期探月工程（包含嫦娥六号、七号、八号任务）正为建立长期的月球科考站进行准备。这一阶段的工作将按照“勘、建、用”来推进。“勘”，即对月球进行详细勘察，为月球科考站的建设选址。“建”，即建设月球基地，比如将所需的各式模块运送到月球，进行组合建设。“用”，即利用月球基地来进行科学考察，以及拓展月球资源的利用范围，深化科学研究。 
二、月球背面采样意义重大，月球背面的火山活动从来没有被探测过，技术挑战也不小

一起来唠科：月球背面采样的意义是什么？任务的技术难点在哪里？
肖龙：月球背面采样具有非常重大的意义：
（1）首次获得背面样品记录的月球地质历史信息；
（2）为刻画和回答月球的“二分性”的特征及成因提供依据；
（编者注：人类通过多次探测任务研究发现，月球正面和背面在表面的地形地貌、元素分布和地质单元特征等方面均存在着巨大的差异，并认为它可能与月球的形成与演化历史密切相关。科学家们将月球正面和背面的差异性称为“二分性”现象，并被列为是探索月球奥秘的几个最为关键的科学问题之一。）
嫦娥六号开展人类首次月球背面采样，一文读懂“揽月任务” 第2张图片


（3）突破新的探测技术。
技术难点主要有两点，一是在月球背面精准着陆，二是背面起飞上升-交会对接。第一点是因为背面Apollo盆地区域地形起伏大，不像嫦娥五号是大片的月海平原，而嫦娥六号的平坦区域要小得多。背面的采样-起飞上升都要靠中继星-鹊桥2号进行通讯指挥，而不是直接由地面给探测器发送指令，无疑增大了难度。
一起来唠科：嫦娥六号着陆区为月球背面的的阿波罗盆地，这个区域地形有什么特点？选址主要有哪些考虑因素？
肖龙：嫦娥六号预选着陆区是阿波罗盆地，具有复杂的地质演化历史，阿波罗盆地形成于前酒海纪，是南极-艾托肯（SPA）盆地内最大的撞击盆地。这个盆地由几个不同的地质单元组成，其中南部有一片平坦的区域，是火山喷发充填的玄武岩。计划采集的样品就是这些玄武岩质月壤。
嫦娥六号开展人类首次月球背面采样，一文读懂“揽月任务” 第3张图片


嫦娥六号开展人类首次月球背面采样，一文读懂“揽月任务” 第4张图片


选址主要考虑科学意义最大和具有工程可实现性。科学价值方面，月球背面的火山活动从来没有被探测过，包括火山喷发的时间和岩浆来源等，都是月球科学的重大问题。工程条件方面，就是要在中继星鹊桥二号加持的条件下，完成安全着陆、采样、月面起飞、交汇对接和返回地球等。
一起来唠科：相比嫦娥五号着陆的吕姆克山，嫦娥六号采样地预计会带回哪些不同的样本和信息？
肖龙：最大的不同是通过月球背面火山岩的样本，从而获得背面火山喷发的时间、岩浆形成的条件和喷发机制等。同时，样本中还存在外来撞击溅射物，可以获得背面高地区域的岩石性质信息，为认识和刻画月球正面和背面的差异提供科学数据。
一起来唠科：此前探月工程设计师有透露，嫦娥六号会争取实现2000克的采样目标。这个目标重量相比嫦娥五号如何？带回的样本预计会分向哪些用途？
肖龙：2000克的目标和嫦娥五号是一样的，这也是作为备份任务的条件所决定的。嫦娥五号实际采集了1731克，主要是钻取的样品偏少，而且表取样品没有装满样品容器。希望这次能够在嫦娥五号的采样经验基础上，实现2000克的采集目标。
采回的样品，应该和嫦娥五号一样，分为：永久保存、科学研究、科学评价和国际交流等。
三、文昌载人月球探测发射场建设已全面启动实施，中国实现2030年载人登月的目标具有很大的可能性

一起来唠科：嫦娥六号这次有不少“国际面孔”，它们分别在此次探月任务中发挥了怎样的作用？
肖龙：嫦娥六号共有4个国际载荷。这些载荷分别是巴基斯坦的ICUBE-Q立方星、法国的氡气探测仪、欧空局/瑞典的负离子分析仪和意大利的激光角反射器。
这些国际载荷具有多种功能和用途。
巴基斯坦的ICUBE-Q立方星作为一个科学载荷，将执行特定的科学实验任务。
嫦娥六号开展人类首次月球背面采样，一文读懂“揽月任务” 第5张图片


法国的氡气探测仪旨在研究月球土壤中稀有气体氡的逸出情况，这有助于科学家更深入地了解月球的地质结构和气体迁移等特性。月球和地球土壤都会释放氡气，探测氡气能让人了解星球土壤及大气中的气体迁移。如果月球上存在水的话，那么水蒸气也会和氡气一样，在月球表面发生气体迁移。
欧空局/瑞典的月表负离子探测仪（NILS）则用于检测与太阳风相互作用后从月球表面发射的负离子。这一实验由欧洲航天局资助，将研究无大气天体与等离子体环境的相互作用、无大气天体表面逃逸层的物理机制等。
意大利的激光角反射器阵列主要为月面高精度测量和轨道器定轨导航提供支持。该仪器由意大利国家核物理研究院-弗拉斯卡蒂国家实验室研制，将为月面高精度定位和月球卫星定轨导航提供支持，并作为测距信标永久驻留月球背面，开展地月动力学历表、月球物理天平动和月球固体潮汐等多学科应用研究。
总的来说，这些国际载荷将共同执行多项科学实验和技术试验，为更全面地了解月球的特性和构成提供重要数据支持。同时，这些载荷的搭载也体现了国际合作在航天领域的重要性。
一起来唠科：中国计划2030年载人登月，目前有哪些技术进展？接下来我们有哪些重点计划？ 
肖龙：（1）长征十号运载火箭、“梦舟”载人飞船、“揽月”月面着陆器、登月服等主要飞行产品均已完成方案研制工作，正在全面开展出样产品生产和各项试验。
（2）飞船、着陆器已基本完成力热试验产品研制，火箭正在开展各型发动机地面试车。
（3）文昌载人月球探测发射场建设已全面启动实施，并向全社会公开征集载人月球车、月面载荷方案，进行竞争择优。
接下来的重点计划：
到2035年，中国计划初步建成能够满足常态化技术验证、科学研究的月球科研站。
到2045年，中国将建设完成可以满足综合性科学研究及大规模资源利用的科研站“拓展型”，并将以月球科研站为基础，为进一步探索深空做准备。
为完成载人登月任务，中国将需要训练航天员掌握相关技能，包括飞船和着陆器的正常及应急飞行情况下的操作、月面出/进舱、1/6重力条件下负重行走、月球车远距离驾驶、月面钻探、采样和科学考察等。
中国规划的太空之路体现了一种稳扎稳打的精神，每一步都经过精心策划和准备。从当前的技术进展来看，中国实现2030年载人登月的目标具有很大的可能性。
四、我们与月球的距离：月球会离我们越来越远，我们很难有机会看到它的暗面

一起来唠科：为什么随着时间的推移，月亮离我们越来越远呢？一百年后我们还能看到月亮吗？
肖龙：因为我们整个宇宙都在膨胀，整个宇宙体都在长大。在这个过程中，所有天体都在相互远离。但是远离的速度不一样，现在根据精确的测量发现，月亮每年会离开地球3.8厘米到4厘米，而目前我们地月之间的平均距离是三十八万多公里。我们现在假设月亮以平均4厘米的速度远离地球，那么一百万年之后它就会离开地球40公里。
增加40公里的地月距离，并不会对地球产生特别大的影响。也就是说，一百万年后的地球潮汐会因为月球的远离减弱，但变动不会太大，而人眼中的月亮，只会出现非常有限的变小，可能甚至都看不出来。而月亮的亮度，也会稍微暗一点。至于农历月亮的周期，则会相对的增加几分钟。只是这些细微的变化，可能人类早就会随着时间而适应。
一起来唠科：因为自转和公转周期的影响，月球始终有一面是背向地球的。那么在未来随着月球离地球的距离越来越远，我们是否有机会能够见到月球的暗面呢？
肖龙：月球质量只有地球的1/81，因为这个巨大的质量差异所以导致了潮汐锁定的发生。潮汐锁定是指重力梯度使天体永远以同一面对着另一个天体，这意味着不管是在地球东半球还是西半球，我们都只能看到月球的一面。
以前我们认为水星和太阳之间也存在潮汐锁定，但后来研究发现水星自转速度很慢，它围绕太阳公转一圈的时间和它自转一圈的时间差不多，因此没有完全形成潮汐锁定。但是月球是完全被地球锁定的，目前很难说有改变的可能，除非有外力给月球提供一个动力让它启动起来，打破地球与月球之间的引力平衡，否证我们很难看到看到月亮的暗面。
一起来唠科：为什么月球背面是否比月球正面受撞击的次数多呢？月球是不是保护了地球？
肖龙：客观来说，月球背面和正面是不一样的。我们古人观察月球时，会将月球的正面暗色区域叫作月海，而有亮色的区域呢则被称作月陆。当我们有了天文望远镜之后发现，月海区域的撞击坑要比月陆区域少。
而现在当我们能够探测到月球背面后，发现背面的坑洼的确要比正面多很多。但是我们忽视了很重要的一点，那就是月球背面有些坑洼的形成时间有四十几亿年，而月球正面的月海区域的坑洼形成时间只有三十多亿年，所以我们不能够说月球背面被撞击的次数就多一些。
还有一点是，月球是否保护了地球？实际上，月球没有保护地球。如果月球能够保护地球，那地球会更多的保护月球，因为地球质量更大，引力也越大，所以陨石飞向地月系统时，陨石更多的会因为地球引力的关系撞向地球。而实际上，由于二者相距太远，二者都没有能力去保护对方免遭陨石撞击。
版权声明：本文系腾讯新闻《一起来唠科》独家稿件，未经授权禁止媒体转载，但欢迎转发至个人朋友圈。


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沙发
负手望众山巅 发表于 2024-5-3 17:12:39 | 只看该作者
 
中国现在航天发射就像吃饭一样，赶上九十年代美国航天巅峰时期了。祝愿发射平安，中国航天尽早成为世界第一[点赞][点赞][点赞]
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板凳
云奇蒙放 发表于 2024-5-3 17:49:02 | 只看该作者
 
为祖国点赞[点赞]为我国科技工作人员点赞[点赞]你们辛苦了！[缅怀][缅怀][缅怀]
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地板
新地攻略 发表于 2024-5-3 17:54:16 | 只看该作者
 
祖国万岁万万岁[点赞][点赞][点赞][点赞][点赞][点赞][点赞]
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5#
温德军 发表于 2024-5-3 18:07:45 | 只看该作者
 
感谢牛顿！没有牛顿发现万有引力。再过1000年火箭也无法上天。
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6#
刘智勤 发表于 2024-5-3 18:19:08 | 只看该作者
 
对科研工作人员进行奖励！房、车、钱！否则要被国外收购了！
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7#
用赵仪 发表于 2024-5-3 18:19:37 | 只看该作者
 
中国特色不仅会引领全球生机篷勃，而且更能在外太空熠熠生辉。向战斗在航空航天事业的全体人员致敬点赞[点赞][点赞][点赞]祖国加油[正能量][正能量][正能量][万众一心][万众一心][万众一心]
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8#
过站人生 发表于 2024-5-3 18:31:47 | 只看该作者
 
向祖国的科学家们致敬，科学家们是最可爱的人[点赞][点赞][点赞]
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9#
都市农民工 发表于 2024-5-3 18:43:25 | 只看该作者
 
嫦娥345都还在工作[点赞]，祝贺嫦娥6号发射成功[万众一心][心][打电话]
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10#
约克的约克夏 发表于 2024-5-3 18:46:29 | 只看该作者
 
人类进入月球探索的又一个礼程碑，国家的骄傲，民族的骄傲，世界的骄傲！
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