看嫦娥六号着陆月背取“宝”
作者: 黄增强2024年6月2日6时23分,嫦娥六号着陆器和上升器组合体在鹊桥二号中继星支持下,成功地在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区着陆,为月背取“宝”返回迈出关键一步。
此次嫦娥六号着陆的月球背面,是靠近南极大盆地中的艾特肯盆地,在这个盆地的东北部还有一个阿波罗盆地。嫦娥六号的着陆点是在阿波罗盆地的南部边缘地带。
月球背面的地形与月球正面的地形有什么差异?
月球背面的地形崎岖不平,主要由起伏不平的山地组成,地形凸凹悬殊,表面坑坑洼洼,陨石坑数量远多于月球正面。而月球的正面地形趋于平缓,没有背面那么多的悬崖、峡谷和沟壑。月球背面永远背对地球,不但人们看不见,而且电磁波无法传输过去。要想成功着陆月球背面,必须搭建电磁波信号中转卫星,让月球背面和地球正常通信。
月球背面地形复杂,航天器在此着陆的难度远高于在月球正面着陆。月球正面有一大片平整地域,着陆难度小,风险也小,而月球背面崎岖不平,特别是艾特肯盆地,它最深达13 000米,从盆地看边缘,高度超过地球上的最高峰珠穆朗玛峰,航天器着陆时稍有不慎,就有可能撞到山头上。
嫦娥六号着陆点选择的是盆地中的盆地,难度进一步升级。嫦娥六号月球软着陆是一边飞一边降低高度,一般会选择狭长的着陆区域作为目标着陆区。但是,在月球背面着陆,受地理环境影响,不可能有这么好的选择。嫦娥四号曾经着陆过月球背面,最后着陆阶段几乎是垂直下降的。而嫦娥六号的着陆难度远远超过嫦娥四号,毕竟嫦娥四号着陆点附近地面相对平缓。嫦娥六号选择的是艾特肯盆地中的阿波罗盆地的边缘地带,地势不像嫦娥四号着陆点那样平缓。嫦娥六号着陆点允许的误差非常小,一旦错过着陆点,很容易坠毁。
面对月球背面软着陆的诸多困难,嫦娥六号在着陆月球背面的过程中应用了哪些硬核技术呢?
一是通过发动机反推力实现减速。嫦娥六号在距离月面约15 000米高度时开始进入主减速段,确保平稳着陆。在这一过程中,科研人员要时刻注意发动机的推力,以适应月球上没有大气的特殊环境。
二是利用光学成像敏感器和激光三维成像敏感器进行导航。当嫦娥六号在距离月面2 000~3 000米高度时,通过光
学成像敏感器检测与机动规避障碍物;当嫦娥六号降至90~110米高度时,通过激光三维成像敏感器快速完成着陆区域的高精度三维成像,选定着陆点。
三是配备着陆缓冲机构。嫦娥六号配备了四条缓冲着陆支撑腿,在遇到撞击时,这四条缓冲着陆支撑腿通过变形来吸收地面冲击力,保证探测器不翻倒、不陷落。这种设计让嫦娥六号着陆更轻盈,同时提升了稳定性。
四是利用微波测距测速敏感器助力嫦娥六号成功“泊车”。当嫦娥六号着陆器接近月球表面时,测距测速敏感器开始工作,细致测量各项数据并传递信息,准确判断着陆点和降落速度,确保嫦娥六号控制身姿,顺利“泊车”,为安全、精准着陆提供可靠保障。
五是航天科技集团第六研究院为嫦娥六号着陆器研制了推进分系统,助力嫦娥六号成功软着陆。这些推进分系统包括7 500牛变推力发动机和150牛发动机,以及贮箱、气瓶等10余种其他产品。特别是7 500牛变推力发动机,是我国首台变推力发动机,能够实现推力从1 500牛到7 500牛的大范围连续变化,具有性能高、适应性强、燃烧稳定、结构简单等特点,可以按照探测器的控制指令准确地、快速地、无级地改变推力,实现探测器的中途修正、近月制动及月面软着陆。
我国航天科技集团巧妙应用反推力减速、敏感器导航、着陆缓冲机构、微波测距测速敏感器、推进分系统等硬核技术,确保了嫦娥六号能够在月球背面的复杂地形上实现安全的、精准的软着陆,为嫦娥六号在月球背面取“宝”奠定坚实基础。
我国嫦娥六号成功着陆于月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区,是完成世界首次月球背面取“宝”的伟大创举。这不仅是中国外空探索的历史性一步,还是人类和平利用太空的历史性步伐。嫦娥六号月背取“宝”返回地球,并进行分析研究,将填补人类获取月球背面样本的空白,深化人类对月球成因和太阳系演化历史的认知,对推进人类探索太空事业具有重要意义。