【科普知識】嫦娥五號月球「取貨」,「土特產」如何帶回?

2020-12-06 澎湃新聞

【科普知識】嫦娥五號月球「取貨」，「土特產」如何帶回？

2020-12-03 15:44 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

按照計劃，嫦娥五號這個「星際快遞員」將在月球表面取「土特產」，隨後帶著2公斤重的月球「包裹」回地球。這項工作具體怎麼進行呢？一起來了解一下。

精準平穩抓住唯一機會成功來到月球

要想從月球取回包裹，第一個難點就是來到月球，這一路不簡單，在經歷了為期一周的地月轉移、近月制動、環月飛行之旅後，「嫦娥五號」探測器在12月1日10點57分，從距離月面約15公裡的地方開始主動減速，此後經過快速調整、接近、懸停臂障、緩速下降和最後2米多的自由下落，11點11分，成功落月。

對於嫦娥五號來說，這僅有一次的機會，要求它邊飛邊找一個合適的落點，這個過程的難點就是要精準；然後完成全程自主跳傘，難點就是要平穩，不翻倒也不陷落。

航天科技集團五院院長張洪太：落得非常穩，為我們後面整個的鑽採奠定了非常重要的基礎。

北京航天飛行控制中心副主任賀軍：因為整個的著陸器要比以前的玉兔要重，所以它整個控制的難度還是要大一點，而且控制的精度也更高。

全新落月點「土特產」來自未知地

嫦娥五號著陸點位於月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區，著陸過程中降落相機拍攝到了著陸區域影像圖。

探月工程副總指揮國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠：相對於美國、俄羅斯落的區域，我們這是一個新的區域，它的火山噴發的年代和它們都有很大的不同，因此在科學上還是會有很多研究價值的。

「土特產」取貨方式：鑽取+表取

成功落月後，緊接著嫦娥五號就開啟了「取貨」的工作。不像地球上快遞員取貨那麼簡單，它要取的約2公斤的樣品，包括月面以下和月面的土壤，採用鑽取和表取兩種方式。12月2日4時53分，鑽取採樣及封裝已經完成，目前表取還在進行中。

航天科技集團五院嫦娥五號探測器主任設計師姜水清：為了實現這個任務，我們實際上是設計了三個產品，有個四自由度採樣機械臂，然後末端又帶了兩種採樣器，一種是可以實現鏟挖，一種是可以實現淺鑽，來實現不同類型月壤的採集。它在整個著陸器的可達範圍內都可以採樣，假設咱們的著陸點不是那麼理想，如果是有一個大石頭，我採不動，我可以給它稍微換一個地方，稍微軟一點，我肯定就能保證能採到一定的樣品。

在地球上，快遞員取2公斤的貨不算啥，但從月球，帶回2公斤的土特產是相當多的。

航天科技集團五院嫦娥五號探測器總指揮總師顧問葉培建：阿波羅的太空人拿回來的東西很多，但無人是很少的。我們這次（預計）採2公斤，是相當多的。

交會對接技術提升嫦娥五號採樣量

與當初蘇聯的月球探索一樣，嫦娥五號這次採樣也是利用無人探測器採樣，但蘇聯的3個無人探測器先後3次月球採樣，帶回月球樣本約330克，而嫦娥五號一次就計劃帶回2千克月球樣本。這是因為50年前蘇聯的探測器採樣完成後從月面直接返回地球，由於返回艙及燃料負重巨大，被迫壓縮採樣重量。而嫦娥五號在完成採樣後，將採用「月球軌道無人對接」方案轉移月球樣本，由於上升器無需搭載返回艙，所需燃料大大減少，因此採樣重量也呈幾何級提高。

然而，在無人協助的情況下，完全自動地實現月球樣本「採集—包裝—轉移—封裝」一系列工作，難度可想而知。

「星際快遞員」組合接力

月球樣本非常珍貴，所以大家也非常期待，怎麼帶回來呢？其實之前已經給大家劇透了，三個步驟：從月面起飛，在月球軌道上無人交會對接，最終帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

這個過程由三個「星際快遞員」——嫦娥五號的上升器、軌道器和返回器接力完成。首先，上升器要帶著月球樣本從月球表面出發；到達月球軌道後，它就會和軌道器和返回器組成的軌返組合體會合，並把快遞包裹交給它們；之後，上升器分離，軌返組合體帶著月球樣本從月球軌道向地球軌道轉移，進入地球軌道後，軌道器則會告別返回器，最終只有返回器以打水漂的方式飛回地球。我們也期待著中國人自己採集的月球土壤安全抵達。