「嫦娥」月球挖土前，他們造了11年「月壤」

2020-12-03 中國青年網

「嫦娥」月球挖土前，他們造了11年「月壤」

本報記者 陳 曦 通訊員 劉曉豔

穩了！穩了！當嫦娥五號著陸器穩穩地降落在月球表面，天津大學機械工程學院空間力學團隊師生們的心也終於落了地。

「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力的地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸工況的模擬試驗，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。

與此同時，空間力學團隊在羽流與月壤相互作用、模擬月貌區、穩定性試驗面、「嫦娥」再返地球大氣層的穩定性和姿態等方面的研究成果，也都將為此次嫦娥五號任務的圓滿完成保駕護航。

實驗室模擬月球造土11年

此次探月工程嫦娥五號探測器的主要任務是去月球採樣返回，也就是人們通常說的「挖土」。早在2009年，天津大學空間力學團隊崔玉紅教授和王建山教授就開始在實驗室裡「造土」——尋找各種合適的材料，儘量符合月球表面土壤的各種參數，部分成果最先應用於嫦娥三號。

此次嫦娥五號降落在呂姆克山，同嫦娥三號和嫦娥四號著陸地點不同，並且著陸器的重量不同、任務不同，在月貌試驗場內，空間力學團隊根據不同參數順利完成了20多種不同的月貌模擬試驗，特別是模擬出月坡、月坑、月石等多種組合和極端工況。

模擬月貌打好了「地基」，為了讓嫦娥五號穩穩落月，並確保所搭載的各種敏感設備不受「內傷」，空間力學團隊圓滿完成了著陸器穩定性試驗面和著陸衝擊試驗面的研究，並全面模擬了可能會碰著石頭、遇到斜坡等各種極端工況，確保「嫦娥」無論遇到什麼著陸情況，「腿」都不會受傷，穩穩落月，並保障搭載的敏感設備正常工作。

同時，在著陸器接近月表時，發動機噴出的高速、高溫與高密度氣體迅速向月表外部真空環境膨脹、擴散，形成羽毛狀流場，即羽流。羽流衝擊月球土壤表面，導致月壤顆粒四處飛揚，並在月球表面形成月坑。

月坑會給著陸穩定性帶來不利影響，飛揚的月壤顆粒也會影響著陸能見度和視野，甚至這些顆粒黏附在著陸器設備表層，覆蓋在光學儀器表面，使得它們無法開展正常工作。

針對月壤顆粒被揚起的臨界質量和月表形成月坑的尺寸、月壤顆粒受力影響因素、月壤顆粒相互碰撞問題、月壤顆粒的擴散問題和月壤顆粒與發動機羽流雙向耦合問題等，團隊提出了原創的研究方法，相關研究成果為嫦娥五號著陸器穩定著陸保駕護航。

讓「嫦娥」帶月壤順利返回

我國探月工程重大科技專項分為「繞、落、回」三步走，嫦娥五號將要完成的正是這最後一步的「回」，並且是帶著月壤樣品回到地球。

返回器在進入地球大氣層時的穩定性和姿態分析，也是空間力學團隊的重要研究內容之一。通過數值模擬與試驗數據比對，團隊提供了不同的工況助力返回器以「最舒服」的姿態安全進入大氣層。

崔玉紅和王建山近10年來一直參與國家重大科技專項「探月工程」和「火星探測」計劃等項目，其研究方法和研究成果已應用於嫦娥三號、四號和五號著陸器，也將應用在未來的「嫦娥」系列著陸器上，為我國探月工程提供重要研究方法和關鍵參考數據。

來源：科技日報

相關焦點

  • 「嫦娥」挖土前，他們在實驗室「造土」11年模擬月球路況
    當嫦娥五號著陸器穩穩地降落在月球表面，天津大學機械工程學院空間力學團隊師生們的心也終於落了地。「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力的地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸工況的模擬試驗，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。
  • 「嫦娥」去月球「挖土」之前,他們已經造了11年的土
    當嫦娥五號著陸器穩穩地降落在月球表面，順利展開太陽能帆板，天津大學機械工程學院空間力學團隊師生們的心也終於落了地。 「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸的工況，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。
  • 「嫦娥」去月球「挖土」之前，他們已經造了11年的土
    當嫦娥五號著陸器穩穩地降落在月球表面，順利展開太陽能帆板，天津大學機械工程學院空間力學團隊師生們的心也終於落了地。「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸的工況，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。
  • 熱點 |「嫦娥」去月球「挖土」之前，他們已經造了11年的土
    當嫦娥五號著陸器穩穩地降落在月球表面，順利展開太陽能帆板，天津大學機械工程學院空間力學團隊師生們的心也終於落了地。「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸的工況，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。
  • 天津大學研究團隊「造土」11年 助力嫦娥五號月球「挖土」
    中新社天津12月2日電 (張道正 劉曉豔)記者2日從天津大學獲悉，該校空間力學團隊專業「造土」11年，助「力」嫦娥五號月球「挖土」。此次嫦娥五號探測器的主要任務是去月球採樣返回，也就是人們通常說的「挖土」。
  • 嫦娥五號月球「挖土」完成，中國首次去月球「挖土」有哪些重大意義？
    圖為嫦娥五號探測器在月球表面自動採樣。 （中新社發 中國國家航天局 供圖）華輿訊 據新華視點報導，北京時間12月2日4時53分，探月工程嫦娥五號著陸器和上升器組合體完成了月球鑽取採樣及封裝。目前，著陸器和上升器組合體正按計劃進行表取採樣。為什麼要去月球「挖土」？科研人員通過研究發現，月壤中含有大量微小的橘紅色玻璃形式顆粒。
  • 嫦娥五號月球「挖土」完成，中國首次去月球挖土有哪些重大意義？
    蘇聯月球16號探測器從月球取回了一塊101克的小樣本，月球20號探測器和月球24號探測器則分別採集到了55克與170克樣品；1969年7月至1972年12月間，美國通過阿波羅11號到阿波羅17號載人飛船實施了7次載人登月任務，除了阿波羅13號因發生故障中途返回，其餘6艘飛船皆完成登月，成功將12名航天員送上月球
  • 去月球挖土的「嫦娥」如何帶著月壤安全回家?
    圖片均為新華社發　　「『嫦娥』要去月球挖土了！」　　11月24日，隨著嫦娥五號成功發射，這句頗為形象的話很快在網絡上流傳開來。作為我國探月工程「繞、落、回」三步走中的最後一步「回」，嫦娥五號將開啟我國首次地外天體採樣返回之旅——飛到月球挖取月壤，再帶著月壤返回地球，這被認為是我國迄今最複雜的航天工程之一。
  • 去月球挖土的「嫦娥」,如何帶著月壤安全回家?
    「『嫦娥』要去月球挖土了！」　　11月24日，隨著嫦娥五號成功發射，這句頗為形象的話很快在網絡上流傳開來。作為我國探月工程「繞、落、回」三步走中的最後一步「回」，嫦娥五號將開啟我國首次地外天體採樣返回之旅——飛到月球挖取月壤，再帶著月壤返回地球，這被認為是我國迄今最複雜的航天工程之一。
  • 模擬月球「造土」11年，天大助「力」嫦娥五號探月
    當嫦娥五號著陸器穩穩地降落在月球表面，順利展開太陽能帆板，天津大學機械工程學院空間力學團隊師生們的心也終於落了地。「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸的工況，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。
  • 模擬月球「造土」11年，天大助「力」嫦娥五號探月！
    「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸的工況，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。與此同時，空間力學團隊在羽流與月壤相互作用、模擬月貌區、穩定性試驗面、「嫦娥」再返地球大氣層的穩定性和姿態等方面的研究成果，也都為此次嫦娥五號任務的圓滿完成保駕護航。
  • 模擬月球「造土」11年，天津大學助「力」嫦娥五號探月
    當嫦娥五號著陸器穩穩地降落在月球表面，順利展開太陽能帆板，天津大學機械工程學院空間力學團隊師生們的心也終於落了地。「嫦娥」飛月前，在模擬只有地球六分之一重力地面試驗場，團隊圓滿完成了20多種「嫦娥」在月球著陸的工況，以確保著陸器穩穩地踏上月球的土壤。
  • 嫦娥五號開啟「挖土」之旅,期待中國分享月壤數據
    11月24日4時30分，中國在文昌航天發射場，用長徵五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒後，順利將探測器送入預定軌道，開啟中國首次地外天體採樣返回之旅。（中新社）嫦娥五號或將成為月球「挖土第三人」月壤是研究月球的樣本，蘊藏著極大的科學價值。科學家通過研究這些月壤物質，既可以了解月球的地質演化歷史，也可以為了解太陽活動等提供重要信息。
  • 嫦娥五號帶著月壤從月球起飛回家,這些上海載荷為「挖土」助力
    科研人員正在調試月球礦物光譜分析儀懸停、避障、落月……12月1日23時11分，嫦娥五號探測器穩穩軟著陸在月球正面風暴洋呂姆克山脈以北地區，整個過程一氣哼成，完美得超出科研人員的想像。落月過程中，上海技物所研製的雷射「雙雄」——雷射測距測速敏感器、雷射三維成像敏感器發揮著重要作用。
  • 為何要去月球「挖土」?嫦娥五號的這次探測,或能改寫月球歷史
    長徵五號遙五運載火箭和嫦娥五號探測器計劃於11月下旬擇機實施發射。本次計劃首次實現從月球的採樣返回。月球樣品中究竟有哪些奧秘值得我們如此費力去挖掘？回望歷史，人類在去月球「挖土」這件事上取得過哪些成就？本次我國嫦娥五號任務從取樣地點到採樣重量上會有哪些特別之處呢？
  • 嫦娥五號月球挖土"打包"完成!
    （原標題：月球挖土，「打包」完成！）嫦娥五號探測器配置了降落相機、全景相機、月壤結構探測儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷，能夠在月表形貌及礦物組分探測與研究、月球淺層結構探測等科學探測任務中發揮重要作用。
  • 嫦娥五號成功落月!「嫦娥」月球軟著陸,準備挖土!
    接下來，她就準備在月球上挖土啦！ 從上周開始，地月天宮，好不熱鬧。「胖五」火箭，「嫦娥」探測器，以中國探月工程為代表的民族之光，已然成為2020年最後幾周內，夜空中最亮的星。 11月24日4時30分，長五送嫦五，我國首次月面採樣返回啟程。
  • 嫦娥五號「挖土」歸來，研製模擬月壤近10年的武漢教授揭秘背後故事
    通訊員王紫璇 攝）肖龍講座以《九天攬月•築夢蒼穹》為題，從為什麼要探測月球、嫦娥五號工程難點、為何要採月球土壤、如何採集月球土壤、模擬月壤的重要性、未來月球探測計劃六個方面，講述了中國探月工程的艱辛歷程。
  • 今日嫦娥挖土,明朝月球基地!看看月球基地該怎麼造?
    作者：佰思科學｜沈東旭 邱亞明 2020年12月1日，嫦娥五號著陸器在月球表面成功登陸，並挖到了中國在月球的第一鏟土。完成挖土等科研任務後，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。
  • 嫦娥五號即將升空 「挖土」之旅或可改寫月球歷史
    11月17日，被稱為「胖五」的長徵五號遙五運載火箭和嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場完成技術區總裝測試工作後，垂直轉運至發射區，計劃於11月下旬擇機實施發射。   本次嫦娥五號月球探測器計劃首次實現從月球的採樣返回，把月壤或月巖等寶貴樣品帶回地球，屆時將有望為我國探月工程重大科技專項「繞、落、回」三步走發展戰略畫上一個圓滿的句號。