2020年11月24日4:30,中國的首個月球採樣返回任務「嫦娥五號」在海南文昌發射場,搭乘長徵五號遙五火箭發射升空,奔赴月球!
作為我國探月工程「繞落回」三步走中的最後收官之戰,嫦娥五號探月任務將挑戰我國航天史上的四個「首次」,分別是:①首次月面自動採樣;②首次月面起飛上升;③首次實現月球軌道交會對接;④首次帶月壤高速再入返回地球。
作為我國第六個月球探測任務,它也意味著人類時隔44年將再次從月球帶回巖石和土壤樣品,而上一次月球採樣返回任務,還是1976年蘇聯的月球24號。
為什麼要去月球上挖土?
其實從1969年到1976年,美國的6次阿波羅任務和蘇聯的3次月球號任務帶回了月球表面9個區域共計382公斤的月球巖石和土壤樣品。單從研究所需數量上來說已經不少了,那為什麼我們要費那麼大勁跑去月球挖土,還要辛辛苦苦帶回來呢?
首先僅僅是量大對於我們認識月球來說太局限了,這些樣品大多來自月球正面中低緯度的月海區域。這意味著,我們對月球的認識不管在空間上還是時間上,都是極其不全面的。唯一辦法就是重返月球,採集到更多來自不同地質背景,形成於不同歷史時期的月球樣品。
嫦娥五號計劃登陸的是月球正面風暴洋北部的呂姆克山一帶,在這個位置嫦娥五號可能採集到形成於10-20億年前的年輕樣品——這將填補月球地質定年和年代劃分上最大的一塊空白。
其次是我們手裡掌握的月壤太少了!我國月球探測工程首席科學家、「嫦娥之父」歐陽自遠院士在一場科普講座中提到,我國僅有1克月壤,是美國總統在中美恢復建交後贈送。這1克實在太過珍貴,他們只敢拿出0.5克絞盡腦汁做各種科研,不讓中國人在這個領域落伍。而另外0.5克,則存放在北京天文館中,它應該屬於全體中國人,讓所有中國人有親眼目睹月壤的機會。
而嫦娥五號任務將徹底改變這一窘迫的現狀,對於我國航天研究的意義不亞於登陸月球暗面。
嫦娥五號如何採回月壤?
採樣返回任務大致需要完成這麼幾個主要步驟:
1)發射火箭,從地球起飛
2)從地球上空飛到月球上空
3)著陸在月球表面
4) 在月球表面採樣
5)從月球表面起飛
6)從月球上空飛回地球上空
7)把樣品扔回地球
總結來說,想要採集到月球樣品並送回地球,嫦娥五號全程需要完成兩次發射、兩次著陸、一次月軌交會對接,「繞月」、「落月」、「返回」全部包圓,所以環繞器、著陸器、上升器、返回器一個都不能少。
配件多,操作複雜,需要的燃料多,整體任務重量自然要驟然上升。之前的嫦娥四號主任務兩件套總重3.78噸,天問一號三件套總重近5噸,而到了嫦娥五號四件套,總重直接飆升到了8.2噸——遠超發射嫦娥四號兩件套的長徵三號乙火箭的運力極限。
所以為了帶回這隻有兩公斤的月壤樣品,嫦娥五號任務必須採用更大運力的長徵五號火箭才能發射。
嫦娥家族即將五戰五捷
自批准立項以來,嫦娥探月任務已經實現四戰四捷:
2007年,嫦娥一號掀開嫦娥探月工程的大幕,全方位研究了月球的總體情況;
2010年,嫦娥二號發射,進一步挑戰全新技術,結束月球探測任務後飛過距離地球150萬千米的日地拉格朗日二點;
2013年,嫦娥三號和玉兔一號成功軟著陸月球,成為37年內再次訪問月球的人類使者,嫦娥三號至今仍保有一定工作能力,時長刷新了人類月球探測新紀錄;
2019年,嫦娥四號和玉兔二號成功著陸月球背面南極-艾特肯盆地,實現人類探測器首次在月球背面軟著陸。
加上這次「嫦娥五號」任務的成功發射,我們正努力實現中國探月工程第五次任務的圓滿成功。而且後續我們還有嫦娥六號、七號和八號。其中:
「嫦娥六號」計劃在月球南極進行採樣返回,到底是月背還是正面,要根據「嫦娥五號」的採樣情況來確定;
「嫦娥七號」是在月球南極一次綜合探測,包括對月球的地形地貌、物質成份、空間環境進行一次綜合探測任務;
「嫦娥八號」除了繼續進行科學探測試驗以外,還要進行關鍵技術的月面試驗,為以後構建月球科研基地做前期探索。
九天攬月,五洋捉鱉之願望正在成為現實。在通往未來的星辰大海徵途上,中國航天正在不斷前進。
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