据新华网消息,记者从国家航天局获悉,刚刚(作者注:12-01 23:11),嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面预选着陆区,成为我国第三个成功实施月面软着陆的探测器。成功着陆后,着陆器在地面控制下,将正式开始持续约2天的月面工作。

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这一消息,毫无疑问振奋人心,作为中国探月工程到目前为止最复杂的任务,探测器成功软着陆是一个里程碑式的结点。下面我们深入了解一下嫦娥五号探月任务和其重大意义。

使命

嫦娥五号的主要任务是收集月球地表的岩石和灰尘样本并带回地球。

这次任务的目标是蒙斯·吕姆克(Mons Rumker),它是一个火山形成的综合体,坐落在著名的月海风暴洋(Oceanus Procellarum)的边上,风暴洋是月球上最大的月海,所以蒙斯火山的研究价值极大,但还远不止于此,后面会继续讲到。

蒙斯·吕姆克山脉

探测器着陆后将在接下来的几天里检查周围环境并按计划收集月球表面物质。

它有许多仪器来帮助实现这一点,包括照相机、分光器、雷达、铲子和钻头。每一项工具都是在地球模拟压力测试过的高精尖设备,说是黑科技一点儿都不为过,因为月球表面环境极为严酷,在没有大气的环境下白天温度可达160°C夜晚低至-180°C

探测器的主要目的是将大约2到4公斤的“月球土壤”包裹起来,送上轨道上的运载工具,然后将样本运送到地球。

过程

11月24日4时30分,重达8.2吨的嫦娥五号探测器堆栈依托长征五号遥五运载火箭,在中国海南文昌航天发射场发射升空

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长征5号火箭

11月28日20时58分,嫦娥五号探测器经过约112小时奔月飞行,在距月面约400公里处成功实施3000牛发动机点火,约17分钟后,发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断,嫦娥五号探测器近月制动正常,顺利进入环月轨道

11月29日20时23分,嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”,从椭圆环月轨道变为近圆形环月轨道。

11月30日,中国探月工程嫦娥五号任务飞行控制团队按计划实施嫦娥五号探测器着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体分离。凌晨4时40分,在科技人员精确控制下,嫦娥五号探测器组合体顺利分离。

12月1日22时57分,嫦娥五号着陆器和上升器组合体从距离月面约15公里处开始实施动力下降,7500牛变推力发动机开机,逐步将探测器相对月球速度从约1.7公里/秒降为零。期间,探测器进行快速姿态调整,逐渐接近月表。此后进行障碍自动检测,选定着陆点后,开始避障下降和缓速垂直下降,平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。着陆过程中,着陆器配置的降落相机拍摄了着陆区域影像图。

降落区域月表

12月1日23时11分,嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区,并传回着陆影像图。

着陆后探测器一条腿的投影

12月2日4时53分,探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。探测器于12月1日23时许成功着陆月面后,开展了太阳翼展开、机构解锁等相关准备工作。目前,着陆器和上升器组合体正按计划进行表取采样。嫦娥五号探测器自动采样任务采用表钻结合,多点采样的方式,设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式。

细节

嫦娥五号堆栈。之所以称之为“堆栈”,是由于嫦娥五号探测器是由四部分堆叠在一起组成的,从上到下依次是上升器、着陆器、返回器和轨道器。

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嫦娥五号整体图

嫦娥五号分解示意图

直播与转播。地球发射部分有视频直播,但是月球软着陆部分没有直播,只有确认成功后的转播。这也侧面反映出了这是一次极复杂,风险极高的任务,也表明了国家航天局的谨慎态度。

登月地点的选择。月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区,既要考虑着陆地点的安全可靠性,又要考虑样本采集点的科研价值。很显然这个地点是精心选择的:

首先,风暴洋是月球上最大的月海,而月海并不是海,里面没有水,而是远古时期的岩浆喷发形成的洼地。很显然,风暴洋可能曾发生过月球上最为剧烈的玄武岩喷发事件,该处的岩石和土壤一定蕴藏着月球的重大秘密。

其次,吕姆克山脉地区的一些岩石的年代据测算只有12亿到13亿年,相对46亿岁的月球来说是相当年轻的,这些物质对于进一步揭开月球的形成历史至关重要。这也是为什么NASA不顾颜面的要求将该地区样本的分析数据进行共享的原因所在。

背景

嫦娥五号并不是第一次从月球带回物质的航天器,但是距离上一次实现这一目标已经有44年了。那是苏联的月球24号任务,获得了不到200克的月球物质。

虽然美国的阿波罗宇航员和苏联的月球机器人任务总共回收了将近400公斤的岩石和土壤,但所有这些样本都非常古老——超过30亿年。

因此,此次若能在较为年轻的吕姆克山脉地区采集到样本,无疑是具有更为重大的意义。

下图是阿波罗数次任务的样本采集点与嫦娥5号的采集点对比:

阿波罗于嫦娥五号样本采集点

评价

“嫦娥五号是一个非常复杂的任务,”欧洲航天局人类和机器人探索科学协调员詹姆斯·卡彭特博士评论道。

“我认为他们的努力非常令人印象深刻。我认为令人着迷的是,从早期的嫦娥任务到最近的这次任务,你可以看到这种非常系统地、逐步地提高探测能力的方法。”

数据来源:国家航天局,新华网,NASA

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