嫦娥六号返回地球:月球南极到底“藏”了什么?

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时间 2024年6月27日 预览 8

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2024-06-25 20:06·科普中国

嫦娥六号探测器着上组合体在2024年6月2日成功降落月球南极的艾特肯盆地,6月6日完成环月轨道对接与在轨样品转移,在25日返回地球。


在50多天的任务周期内,嫦娥六号先后实施了环月逆行、智能采样、月背起降等高难度操作,将月球南极附近的月壤样本带回地球。


图片来源:新华社


嫦娥六号落月的降落点位于艾特·肯盆地,距嫦娥四号着陆点的位置不算太远,艾特·肯盆地的特点在于曾经遭遇过大规模的撞击,形成的撞击坑直径大约2500公里,深度为13公里。


南极艾特-肯盆地的大致位置(图片来源:NASA)


可想而知月球南极在经历了如此剧烈的撞击后,大量的月幔物质有可能被抛射至表面。根据月球轨道勘测的数据,艾特·肯盆地的铁、钛等元素丰度较高,其他矿石也比周围更丰富,因此在该盆地采集样本并研究,对于揭开月球演化历史之谜有重大意义。


此外,艾特·肯盆地位于月球南极,这意味着表层物质中可能有冰物质。根据美国LCROSS探测器在2009年撞击月球南极卡比厄斯撞击坑的数据,该撞击坑中存在水冰物质的证据。以及在月球南极的永久阴影区内,也有可能存在水冰物质。这些都是当前人类对月球南极是否有水冰物质的最新研究成果。


我们通过嫦娥6号将这些月壤样本带回,就可以进一步确认水冰物质是否存在。


从月球返回的难点


有了嫦娥五号的返回经验,嫦娥六号这一过程也进行得非常顺利。首先启动上升器从月面起飞,在月球轨道上与轨返组合体对接,将采集的样品容器转移到返回舱中,接着上升器与轨返组合体分离。此时轨返组合体要在环月轨道上等待合适的时机,启动发动机进入月地转移轨道。


环月轨道类似于大城市的三环、四环这样的外环高速,月地转移轨道就像连接两个城市之间的高速公路,轨返组合体进入月地转移轨道后,就直奔地球而来。由于地月距离太远,在月地转移轨道上的轨返组合体要经过多次轨道修正,才能有效控制进入地球大气层的方向和角度等。


航天器从月球轨道返回地球的示意图(图片来源:新华社)


最后,轨返组合体预计在距离地球5000公里的位置解锁分离,轨道器实施规避机动,返回舱则继续前行,大约在距离地面120公里的位置进入地球大气层,经过气动减速、滑行等一系列程序后,最终着陆在预定区域。


返回这个过程的难点有多个,比如嫦娥六号上有多个组合体,在每个阶段需要进行对接和分离。返回时需要对接上升器,转移完样品之后要实现分离,轨返组合体也需要靠近地球时“说断就断”,这些分离面要确保能顺利工作,这是难点之一。


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