月球探险家
2024-07-15 00:00:00刘进军
科学24小时 2024年7期
2004年，我国正式开启探月计划——“嫦娥工程”。“嫦娥工程”可分为无人月球探测、载人登月和建立月球基地3个阶段。无人月球探测工程又可细分为“绕”“落”“回”3个阶段。
第一阶段，“绕”：2007年10月24日，我国第一个月球探测器——“嫦娥一号”发射成功，实现了绕月飞行。“嫦娥一号”探测器通过遥感探测获取了全月球影像图、月表部分化学元素分布等一批科学研究成果，探测了月表元素含量、物质类型和月壤特性，并探测了地月空间环境。
第二阶段，“落”：2013年12月14日，“嫦娥三号”探测器实现了在月面软着陆，突破了地外天体的着陆技术。“嫦娥三号”携带的“玉兔号”月球车自动巡视勘测，探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石与矿物的成分，以及月表环境，对月岩进行了现场探测和采样分析，并进行了日—地—月空间环境监测与月基天文观测。
第三阶段，“回”：2020年12月2日，“嫦娥五号”探测器的着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样和封装。当年12月17日，“嫦娥五号”携带1.731千克月壤样品，安全返回地球。它是我国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。
“嫦娥六号”闪亮登场
根据“嫦娥工程”的既定计划，2024年5月3日17时27分，“嫦娥六号”探测器在我国文昌航天发射场成功发射。“嫦娥六号”肩负的任务非常艰巨，它准备在月球背面的南极-艾特肯盆地着陆，争取实现在月背采集2千克样本的目标，并返回地球。
“嫦娥六号”的任务工程由“嫦娥六号”探测器、“长征五号”运载火箭、文昌航天发射场、测控与回收、地面应用五大系统组成。其中，“嫦娥六号”探测器总重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器和上升器4个部分组成。
“嫦娥六号”着陆器的总重为3.8吨，主要搭载着陆照相机、光学照相机、矿物光谱仪、土壤气体分析仪器、土壤成分分析仪器、取样分段热探测器、机械臂的钻机和铲子等。轨道器和着陆器各拥有2片可展开的太阳能电池板，上升器和返回器同时装载了太阳能电池和蓄电池。
采集样本时，轨道器与返回器组合在一起，在月球上空环绕飞行；而着陆器和上升器组合体则下降到月表采集样本。采集完成以后，上升器飞升到月球轨道，与轨道器和返回器组合体对接，并将样本放入返回器里。之后，轨道器和返回器组合体返航，上升器则下降到月表，与着陆器一起等待召唤。
“嫦娥六号”执行的科学任务
“嫦娥六号”探测器执行的科学任务预计将持续53天，计划勘测着陆区的地形、地貌、地质和重力，描绘采样点周围与布局的特性和月球遗迹，探测撞击坑的大小与分布，等等。同时，“嫦娥六号”计划对月球背面样本进行系统长期的研究，分析月壤的结构、物理特性、物质组成，争取获得更新的月球科学数据。
此次“嫦娥六号”肩负着月球采样返回的任务，需要突破很多技术难关。比如样本采集技术、月面上升起飞技术、月球轨道交会与对接技术等。因为样本需要高速返回，“嫦娥六号”还需要突破地球再入技术等。
目标直指南极-艾特肯盆地
位于月球背面的南极-艾特肯盆地，是月球上最大的撞击坑，其直径大约2500千米，深度约为13千米，年龄约有43亿年，是整个太阳系中已知最大的撞击坑之一，同时也被公认为太阳系中最大、最深和最古老的撞击盆地。
南极-艾特肯盆地本身是一个巨大的陨石撞击坑，同时又被许多大大小小的陨石撞击，形成了无数个伤痕累累的撞击坑和环形山。在众多撞击坑中，有一个陨石坑引起了科学家的关注，它就是大名鼎鼎的“阿波罗”陨石坑。
“嫦娥四号”曾着陆在南极-艾特肯盆地的“冯·卡门”陨石坑。“阿波罗”陨石坑就在“冯·卡门”陨石坑的东北方向，与之相距大约800千米。“阿波罗”陨石坑直径为490千米，是一个巨大的古代撞击坑和环形山。为了研究关于月球正面和背面的差异性问题，并为太阳系早期撞击历史和月球地质演化提供新的见解，“嫦娥六号”的登陆点选址在 “阿波罗”陨石坑南部。这个地点可以提供多种南极-艾特肯盆地的月球样本。在“阿波罗”陨石坑内，我国科学家选择了3个可能确保“嫦娥六号”安全着陆和采样的候选采样点，即B、F和L。
由于南极-艾特肯盆地独特的地理位置、巨大的面积、古老的年代和异常的内部成分，以及盆地内海火山的活动，这里的月球遗迹十分丰富，一直被视作月壤样本返回的最优地点。南极-艾特肯盆地表面的物质以辉石岩为主，其构成是独特的，表现出铁元素和钍元素的异常。数值模拟研究表明：南极-艾特肯盆地内存在明显的重力异常，可能拥有超级陨石撞击月球时形成的遗迹。月表之下还可能蕴藏着某些巨量的神秘物质。此外，“阿波罗”陨石坑可能已经到月幔的深度，月幔的喷出物，很可能被后来的地质过程稀释、遮蔽和重新分布。
“嫦娥六号”有望收集到南极-艾特肯盆地内喷出物的碎片、可能的月幔物质，以及年轻（约24亿年）和古老（约34.3亿年）的玄武岩物质。对这些物质的分析，可以为月球的历史提供新的见解，进而为地球乃至太阳系提供新的见解，也有助于解答“为何月球正面和背面的岩石成分不同、月壳的厚度不同”等问题。
“嫦娥六号”已远征月球，这一次月球背面的采样任务，是其他各国都从未挑战过的任务，我国将创造世界性的奇迹，并有可能会改写月球的历史。
