北京時(shí)間5月8日10時(shí)12分,在北京航天飛行控制中心的精確控制下,嫦娥六號(hào)探測(cè)器成功實(shí)施近月制動(dòng),順利進(jìn)入環(huán)月軌道飛行。
圖片來(lái)自中國(guó)的航天微信公眾號(hào)
近月制動(dòng)是嫦娥六號(hào)探測(cè)器在飛行過(guò)程中的一次關(guān)鍵軌道控制。嫦娥六號(hào)探測(cè)器飛臨月球附近時(shí),實(shí)施“剎車(chē)”制動(dòng),使其相對(duì)速度低于月球逃逸速度,從而被月球引力捕獲,實(shí)現(xiàn)繞月飛行。
后續(xù),在鵲橋二號(hào)中繼星的支持下,嫦娥六號(hào)探測(cè)器將調(diào)整環(huán)月軌道高度和傾角,擇機(jī)實(shí)施軌道器返回器組合體與著陸器上升器組合體分離。之后,著陸器上升器組合體實(shí)施月球背面南極-艾特肯盆地軟著陸,按計(jì)劃開(kāi)展月球背面采樣返回任務(wù)。
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“踩”出這腳精準(zhǔn)的“剎車(chē)”有多難?
這一腳“剎車(chē)”可不是普通的剎車(chē)。想要做到精準(zhǔn)無(wú)誤,可謂“難于上青天”。如果“剎車(chē)力度”小了,減速不夠,探測(cè)器就將和月球擦肩而過(guò),遁入茫茫太空深處;如果“剎車(chē)力度”大了,減速過(guò)度,探測(cè)器就可能一頭栽到月球表面,粉身碎骨。
嫦娥六號(hào)制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)系統(tǒng)沿襲了嫦娥五號(hào)GNC系統(tǒng)的優(yōu)秀設(shè)計(jì),也承襲了它的優(yōu)良品質(zhì),該系統(tǒng)在和地面飛控人員“充分溝通”的基礎(chǔ)上,全自主完成了近月制動(dòng)任務(wù)中的姿態(tài)調(diào)整、制動(dòng)準(zhǔn)備、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火以及過(guò)程中的信息傳輸?shù)戎T多任務(wù),化解了近月制動(dòng)中可能的風(fēng)險(xiǎn),展現(xiàn)了高自主性,就地面收到的數(shù)據(jù)來(lái)看,嫦娥六號(hào)的近月制動(dòng)宛如精心編制的太空芭蕾,既準(zhǔn)確無(wú)誤又賞心悅目。
不過(guò),相對(duì)于嫦娥五號(hào),嫦娥六號(hào)的近月制動(dòng)也有些許不同,這給GNC系統(tǒng)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。嫦娥五號(hào)的近月制動(dòng)是在月球正面,對(duì)地面來(lái)說(shuō)全程可見(jiàn),而嫦娥六號(hào)的近月制動(dòng)點(diǎn)火時(shí)間是在月球背面,其與地面的所有信息傳遞需要由鵲橋二號(hào)中繼衛(wèi)星來(lái)轉(zhuǎn)達(dá),就是說(shuō),整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中,嫦娥六號(hào)要邊急劇減速邊始終保持與鵲橋二號(hào)的“眼神交流”,而鵲橋二號(hào)在和嫦娥六號(hào)“對(duì)視”的同時(shí),還要始終“凝視”地球和地面飛控人員保持聯(lián)系,可謂太空“動(dòng)中通”,而這也正是任務(wù)的一大風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
鵲橋二號(hào)中繼通信是嫦娥六號(hào)在地面不可見(jiàn)情況下與地面通信的唯一通道,可謂信息生命線,因而中繼通信尤為重要。所以,為保證嫦娥六號(hào)和鵲橋二號(hào)中繼通信的暢通可靠,研制人員在研制過(guò)程中做了專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)和大量的測(cè)試,還增加了探測(cè)器和鵲橋二號(hào)的通信測(cè)試,確保了任務(wù)的萬(wàn)無(wú)一失。
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“剎車(chē)”后,嫦娥六號(hào)還要干什么?
嫦娥六號(hào)任務(wù)工程總體發(fā)射場(chǎng)工程技術(shù)組組長(zhǎng)胡震宇介紹,嫦娥六號(hào)任務(wù)主要經(jīng)歷11個(gè)飛行階段,分別是發(fā)射入軌段、地月轉(zhuǎn)移段、近月制動(dòng)段、環(huán)月飛行段、著陸下降段、月面工作段、月面上升段、交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移段、環(huán)月等待段、月地轉(zhuǎn)移段以及再入返回階段。其間,還涉及探測(cè)器的4個(gè)組成部分,也就是上升器、著陸器、返回器、軌道器多次分離和轉(zhuǎn)移,可以說(shuō)是環(huán)環(huán)相扣、步步關(guān)鍵。
在嫦娥六號(hào)踩好這一腳“剎車(chē)”后,在環(huán)月階段,嫦娥六號(hào)將用20天左右的時(shí)間調(diào)整好位置,為落月做準(zhǔn)備。當(dāng)萬(wàn)事俱備,嫦娥六號(hào)就會(huì)開(kāi)始落月,并在月面工作48小時(shí)完成月背樣品采樣。采樣完成后就將開(kāi)展月面上升、環(huán)月軌道交會(huì)對(duì)接等工作。其間,嫦娥六號(hào)還帶了4個(gè)國(guó)際“包裹”,它們也要同步開(kāi)展多項(xiàng)科學(xué)探測(cè)。
胡震宇透露,嫦娥六號(hào)搭載了4個(gè)國(guó)際載荷,法國(guó)氡氣探測(cè)儀,對(duì)月表氡氣同位素開(kāi)展原位測(cè)量;歐空局月表負(fù)離子分析儀,對(duì)月球表面負(fù)離子進(jìn)行探測(cè),研究等離子體和月面的交互作用;巴基斯坦立方星,開(kāi)展在軌成像任務(wù);意大利激光角反射鏡,作為在月球背面的定位絕對(duì)控制點(diǎn),可以與其他月球探測(cè)任務(wù)開(kāi)展聯(lián)合測(cè)距與定位研究。
在完成全部工作任務(wù)后,嫦娥六號(hào)就將開(kāi)啟回家之路。通過(guò)大約5天飛行,再入大氣層,返回四子王旗著陸場(chǎng)。整個(gè)月背出差之旅要進(jìn)行53天。
模擬動(dòng)畫(huà)詳解探月工程四期嫦娥六號(hào)任務(wù)。視頻來(lái)源:國(guó)家航天局
為什么要到月球背面去?
“一方面是人們對(duì)月背特別好奇,想了解不知道的東西;另一方面,‘嫦娥四號(hào)’去了以后,其傳回的種種科學(xué)數(shù)據(jù)顯示,月球背面確實(shí)存在很多不同于月球正面的科學(xué)現(xiàn)象,特別需要獲取樣品,供科研人員進(jìn)一步研究。”中國(guó)探月工程四期總設(shè)計(jì)師、中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司科技委副主任于登云院士一語(yǔ)中的。
嫦娥六號(hào)任務(wù)的預(yù)選著陸和采樣區(qū)是月球背面南極-艾特肯盆地。這個(gè)被公認(rèn)為月球上最大、最古老、最深的盆地,直徑約2500公里,堪比昆侖山脈的長(zhǎng)度,深度約13公里,比馬里亞納海溝更深。
“嫦娥四號(hào)”就著陸于該盆地的馮·卡門(mén)撞擊坑內(nèi)。在嫦娥四號(hào)任務(wù)中,科研人員開(kāi)展了月球背面巡視區(qū)形貌和礦物組分研究、月基低頻射電天文觀測(cè)與研究等。
其中,利用“嫦娥四號(hào)”就位光譜探測(cè)數(shù)據(jù),中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)證明了南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質(zhì),為解答有關(guān)月幔物質(zhì)組成的問(wèn)題提供了直接證據(jù)。
此次“嫦娥六號(hào)”計(jì)劃著陸于南極-艾特肯盆地東北部的阿波羅撞擊坑邊緣。如果把月球一剖為二,以月核為圓心,月球背面南半球“嫦娥六號(hào)”的落點(diǎn)與月球正面北半球“嫦娥五號(hào)”的落點(diǎn)將大致呈現(xiàn)出中心對(duì)稱(chēng)關(guān)系。
待月背樣品被帶回地球,科研人員將之與“嫦娥五號(hào)”采集的樣品進(jìn)行比照研究,將有助于進(jìn)一步分析月壤的結(jié)構(gòu)、物理特性、物質(zhì)組成等,并深化對(duì)月球成因和演化歷史的認(rèn)識(shí)。
(來(lái)源:中國(guó)科技網(wǎng)綜合自科技日?qǐng)?bào)、中國(guó)空間技術(shù)研究院、央視新聞客戶端、中國(guó)航天報(bào)等)