新视角 IT科技 封面新闻丨嫦娥六号近月制动,精准“刹车”后还要干什么?

封面新闻丨嫦娥六号近月制动,精准“刹车”后还要干什么?

北京时间5月8日10时12分,在北京航天飞行控制中心的精确控制下,嫦娥六号探测器成功实施近月制动,顺利进入环月轨道飞行。

图片来自中国的航天微信公众号

近月制动是嫦娥六号探测器在飞行过程中的一次关键轨道控制。嫦娥六号探测器飞临月球附近时,实施“刹车”制动,使其相对速度低于月球逃逸速度,从而被月球引力捕获,实现绕月飞行。

后续,在鹊桥二号中继星的支持下,嫦娥六号探测器将调整环月轨道高度和倾角,择机实施轨道器返回器组合体与着陆器上升器组合体分离。之后,着陆器上升器组合体实施月球背面南极-艾特肯盆地软着陆,按计划开展月球背面采样返回任务。

图片来源:视觉中国

“踩”出这脚精准的“刹车”有多难?

这一脚“刹车”可不是普通的刹车。想要做到精准无误,可谓“难于上青天”。如果“刹车力度”小了,减速不够,探测器就将和月球擦肩而过,遁入茫茫太空深处;如果“刹车力度”大了,减速过度,探测器就可能一头栽到月球表面,粉身碎骨。

嫦娥六号制导导航与控制(GNC)系统沿袭了嫦娥五号GNC系统的优秀设计,也承袭了它的优良品质,该系统在和地面飞控人员“充分沟通”的基础上,全自主完成了近月制动任务中的姿态调整、制动准备、发动机点火以及过程中的信息传输等诸多任务,化解了近月制动中可能的风险,展现了高自主性,就地面收到的数据来看,嫦娥六号的近月制动宛如精心编制的太空芭蕾,既准确无误又赏心悦目。

不过,相对于嫦娥五号,嫦娥六号的近月制动也有些许不同,这给GNC系统带来了新的挑战。嫦娥五号的近月制动是在月球正面,对地面来说全程可见,而嫦娥六号的近月制动点火时间是在月球背面,其与地面的所有信息传递需要由鹊桥二号中继卫星来转达,就是说,整个制动过程中,嫦娥六号要边急剧减速边始终保持与鹊桥二号的“眼神交流”,而鹊桥二号在和嫦娥六号“对视”的同时,还要始终“凝视”地球和地面飞控人员保持联系,可谓太空“动中通”,而这也正是任务的一大风险点。

鹊桥二号中继通信是嫦娥六号在地面不可见情况下与地面通信的唯一通道,可谓信息生命线,因而中继通信尤为重要。所以,为保证嫦娥六号和鹊桥二号中继通信的畅通可靠,研制人员在研制过程中做了专门的设计和大量的测试,还增加了探测器和鹊桥二号的通信测试,确保了任务的万无一失。

“刹车”后,嫦娥六号还要干什么?

嫦娥六号任务工程总体发射场工程技术组组长胡震宇介绍,嫦娥六号任务主要经历11个飞行阶段,分别是发射入轨段、地月转移段、近月制动段、环月飞行段、着陆下降段、月面工作段、月面上升段、交会对接与样品转移段、环月等待段、月地转移段以及再入返回阶段。其间,还涉及探测器的4个组成部分,也就是上升器、着陆器、返回器、轨道器多次分离和转移,可以说是环环相扣、步步关键。

在嫦娥六号踩好这一脚“刹车”后,在环月阶段,嫦娥六号将用20天左右的时间调整好位置,为落月做准备。当万事俱备,嫦娥六号就会开始落月,并在月面工作48小时完成月背样品采样。采样完成后就将开展月面上升、环月轨道交会对接等工作。其间,嫦娥六号还带了4个国际“包裹”,它们也要同步开展多项科学探测。

胡震宇透露,嫦娥六号搭载了4个国际载荷,法国氡气探测仪,对月表氡气同位素开展原位测量;欧空局月表负离子分析仪,对月球表面负离子进行探测,研究等离子体和月面的交互作用;巴基斯坦立方星,开展在轨成像任务;意大利激光角反射镜,作为在月球背面的定位绝对控制点,可以与其他月球探测任务开展联合测距与定位研究。

在完成全部工作任务后,嫦娥六号就将开启回家之路。通过大约5天飞行,再入大气层,返回四子王旗着陆场。整个月背出差之旅要进行53天。

模拟动画详解探月工程四期嫦娥六号任务。视频来源:国家航天局

为什么要到月球背面去?

“一方面是人们对月背特别好奇,想了解不知道的东西;另一方面,‘嫦娥四号’去了以后,其传回的种种科学数据显示,月球背面确实存在很多不同于月球正面的科学现象,特别需要获取样品,供科研人员进一步研究。”中国探月工程四期总设计师、中国航天科技集团有限公司科技委副主任于登云院士一语中的。

嫦娥六号任务的预选着陆和采样区是月球背面南极-艾特肯盆地。这个被公认为月球上最大、最古老、最深的盆地,直径约2500公里,堪比昆仑山脉的长度,深度约13公里,比马里亚纳海沟更深。

“嫦娥四号”就着陆于该盆地的冯·卡门撞击坑内。在嫦娥四号任务中,科研人员开展了月球背面巡视区形貌和矿物组分研究、月基低频射电天文观测与研究等。

其中,利用“嫦娥四号”就位光谱探测数据,中国科研团队证明了南极-艾特肯盆地存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质,为解答有关月幔物质组成的问题提供了直接证据。

此次“嫦娥六号”计划着陆于南极-艾特肯盆地东北部的阿波罗撞击坑边缘。如果把月球一剖为二,以月核为圆心,月球背面南半球“嫦娥六号”的落点与月球正面北半球“嫦娥五号”的落点将大致呈现出中心对称关系。

待月背样品被带回地球,科研人员将之与“嫦娥五号”采集的样品进行比照研究,将有助于进一步分析月壤的结构、物理特性、物质组成等,并深化对月球成因和演化历史的认识。

(来源:中国科技网综合自科技日报、中国空间技术研究院、央视新闻客户端、中国航天报等)

(来源:中国科技网)

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