嫦娥五号成功登月,接下来它要马不停蹄地忙碌48小时

2020 年 12 月 1 日,嫦娥五号探测器成功着陆月球,并且传回了着陆影像图。不久前的 11 月 24 日,长征五号遥五运载火箭成功发射,把嫦娥五号探测器送往月球。

嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像,图片来自国家航天局
嫦娥五号探测器动力下降过程降落相机拍摄的图像,图片来自国家航天局

自此,嫦娥五号成为中国第三个,在月面软着陆的探测器。第一个是嫦娥三号和玉兔月球车,它们在 2013 年 12 月,软着陆在月球雨海西北部。

第二个是嫦娥四号和玉兔二号月球车,它们在 2018 年 12 月,完成世界首次在月球背面软着陆,并通过“鹊桥”中继星,传回了世界首张近距离拍摄的月背影像图。未来十年,嫦娥系列着陆器还至少有三次任务。

嫦娥五号探测器落月瞬间,图片来自新华社
嫦娥五号探测器落月瞬间,图片来自新华社

嫦娥五号探测器登陆点是吕姆克山附近较平坦的一个区域。吕姆克山是月球正面的一片火山结构,位于风暴洋北部边缘。风暴洋是月球最大的月海(月面比较低洼的平原),地形开阔,由远古火山喷发形成的玄武岩构成。

图片来自腾讯太空
图片来自腾讯太空

为什么选择吕姆克山作为着陆点?探月工程地面应用系统总工程师李春来介绍,第一是工程的需要,希望降落在一个比较安全和平坦的地方。第二,是因为吕姆克山比较便于通信。第三,这个地点有非常合适的热条件,太热的话探测器工作机会很少,太冷的话没有足够的能量。

吕姆克山近照,图片来自珠海香洲区天文爱好者协会
吕姆克山近照,图片来自珠海香洲区天文爱好者协会

此外,据腾讯太空报道,为了获得有独特科研价值的月面样品,还要避开美国和前苏联曾经采样的地区。吕姆克山区域的玄武岩及火山活动历史,大约为 13 亿至 20 亿年,比美国和前苏联着陆器的着陆点,要年轻许多。后两者选择的着陆点,都在 30 亿年以上。

此前,通过对美国和前苏联带回的月球样品进行研究,科学家们发现,月球火山活动在 35 亿年前达到顶峰,然后逐渐减弱趋于停止。但月球表面其他特征又表明,月球某些区域可能含有 10 亿年至 20 亿年前才形成的火山熔岩。月球火山活动究竟是何时停止的?嫦娥五号在吕姆克山附近采集的样品,或许能解答这个问题。

按照计划,嫦娥五号需要采集总共 2 千克样品,其中表面抓取 1.5 千克,钻探取样 0.5 千克。前者相对较轻,后者涉及钻探,需要耗费比较多时间。除了采样,嫦娥五号还要完成其他科学探测任务,包括获取月表形貌、矿物质组成成分探测、月球浅层结构探测。

嫦娥五号在月面上的艺术图,图片来自腾讯太空
嫦娥五号在月面上的艺术图,图片来自腾讯太空

由于月球没有大气层保护,所以昼夜温差极大,白天可高达 127 摄氏度,夜晚低至零下 170 摄氏度。为了避开极端寒冷环境,嫦娥五号需要在月球白天的 48 小时内,完成采样和其他科学任务。

这里需要说明的是,月球的一天大约相当于地球上的 27 天,嫦娥五号完成任务的时间(即 2 个地球日),都是在月球白天。嫦娥五号探测器选择在 12 月 1 日着陆月球,差不多是月球一天里的正午 12 点左右。

由于没有在月球过夜的计划,所以嫦娥五号的设计没有考虑如何抵御月夜的寒冷。也就是说,嫦娥五号必须在月球入夜前完成任务并返回。

嫦娥五号只有上升器和着陆器会登陆月球,任务结束后,上升器将以着陆器为基座,带着样品单独从月球表面起飞。

嫦娥五号由四部分构成
嫦娥五号由四部分构成

上升器到达环月轨道后,将与轨道器和返回器的组合体,进行月球轨道交会对接。此时,采集到的样品,会从上升器中转移到返回器。接着,“轨返组合体” 与上升器分离,前者飞返地球。途中,返回器还会与轨道器分离,通过半弹道跳跃式再入的方式,返回并着陆地球。

按原计划,返回器会在 12 月中旬在内蒙古地区着陆,将样本带回地球。


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