2024年6月25日,嫦娥六号返回器带着从月球背面采集的样品,精准、安全地着陆到内蒙古四子王旗预定区域。至此,探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功,实现世界首次月球背面采样返回。整个任务历经53天,往返超过76万千米。
月背样品弥足珍贵
6月28日,国家航天局在北京举行嫦娥六号任务月球样品交接仪式。经测量,嫦娥六号任务采集月球样品1935.3克。地面应用系统的科研人员将按计划开展月球样品的存储和相关研究工作,分析月壤的结构、物理特性、物质组成等,深化对月球成因和演化历史的研究。
在人类迄今为止对月球进行过的10次采样中,前9次主要集中在月球正面的低纬度地区,采集的月球样品地质年龄约为30亿年。第10次,嫦娥五号的采样揭开了月球正面高纬度地区的神秘面纱,样品地质年龄大约为20亿年,另外发现了月球第6种新矿物——嫦娥石。
不过,关于月球形成和演化的许多未解之谜,答案可能藏在月球背面。嫦娥六号这次直奔月球背面,采样的地点是在南极—艾特肯盆地。据推测,这一区域曾被一颗小行星或彗星高速撞击过,致使月球内部的部分地幔物质被掀到了月面。这为了解月球内部结构和物质成分提供了很好的机会。
嫦娥六号之后,我国还将实施嫦娥七号和嫦娥八号任务。嫦娥七号任务主要是开展月球极区环境和资源勘查,嫦娥八号将开展月球资源就地利用技术验证。
取样封装有条不紊
6月2日,嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功着陆在南极—艾特肯盆地预选着陆区。之后的48小时内,嫦娥六号先后进行钻取、表取以及样品封装等工作。
钻取采样装置由特殊硬质合金制成,设计长度2.5米。钻取采样装置则分为3层,可以旋转的外钻杆是最外层,取芯管紧靠外钻杆,外面包裹着取芯袋。取芯袋会随着取芯管向下运动,钻取到的月壤岩芯则被顶进袋内。
在完成钻取采样任务后,机械臂进行了表取采样,包括月球表层的月壤和石块。机械臂伸展后长达3.7米,采样范围达到120度,可以连续多次采样。机械臂一头的采样器具备挖取(颗粒细小的月壤)、铲挖(较小的石块)和抓取功能。另一头的采样器用于浅钻,主要针对一些相对坚硬的目标。
表取初级密封装置存放的表取样品,最终被放置在上升器顶部的密封贮存装置之中。
嫦娥六号采样之后,月表呈现出一个“中”字形挖掘痕迹。嫦娥六号月球探测器对此发文称:“我看‘中’。”
五星红旗冉冉升起
表取完成后,嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。这是继嫦娥五号之后,中国探测器在月球上再次打上中国标识。别看仅是一面国旗,里面充满了浓浓的高科技。
月面温差大、辐射强,普通材质的国旗难以满足要求。研制团队根据月球资源原位利用原则,最终决定采用与月壤化学成分相近的玄武岩作为国旗核心材料。
玄武岩纤维具有优异的隔热抗辐射性能,能够抵御月表恶劣环境,但它属于无机纤维,脆性较大、耐磨性差,织造和染色工艺困难重重。
研究人员先对玄武岩石块进行高温熔融。当熔炉温度达到1600℃时,玄武岩呈液态流动,通过喷丝板可以拉出极细的玄武岩长丝。接下来,研究人员对这些纤维丝进行特殊表面处理,进一步提高它的柔韧性能。给光滑的玄武岩长丝“染色”很难,研制团队就采用了一种特殊的黏合剂,能产生类似铆钉锚定的作用,使其与织物表面紧密贴合,有效提升了涂料界面结合牢度与国旗图案的饱满度,保障国旗展示效果。
由于嫦娥六号是在月球背面着陆,月面光线与旗面角度都发生了变化。研制人员开展了多轮方案评估和地面模拟月面成像试验,保证了国旗的最佳成像效果。
移动相机大显神威
6月3日,嫦娥六号携带的移动相机在月球的荒凉表面上自主移动,并成功拍摄、回传着陆器与上升器的珍贵合影。照片上,除了浩渺的星空和两个航天器的身影,还清晰展示了我国首次在月球背面独立动态展示的国旗,令国人无比自豪。
移动相机是由中国航天科技集团五院研制的月面自主智能微小机器人,不仅具有高清晰度,还能够在极端环境下稳定工作。它拥有先进的曝光控制系统,可以在强烈的反光中捕捉到微弱的星光,从而为我们带来了这张前所未有的星空照片。
在嫦娥六号奔月和落月过程中,移动相机一直被悬挂在着陆器的侧板外。嫦娥六号完成月背采样之后,这台小机器人分离到月球表面,开始自主行动,包括移动到合适的拍摄位置、选择拍摄角度和构图并进行成像位置的智能优化,最终拍摄了这幅着陆器上升器组合体在月球背面的第三视角真实图像。
同样是在地外天体表面行走的移动平台,此前登陆月球的“玉兔号”月球车相当于两个成年人体重,月面自主智能微小机器人则仅有5千克,它的自主智能水平显著提升,硬件高集成轻量化特点突出。
嫦娥六号拍摄的不仅仅是一张简单的合影,更是见证了人类太空探索技术的飞速发展和对宇宙奥秘的不懈追求。从阿波罗到嫦娥,从难以捕捉星星到清晰的星空照片,每一步都凝聚了无数科学家和工程师的心血与智慧。