美國做不到的,中國能!嫦娥六號鑽取2米下月壤,創造人類曆史

滄海閱覽 2024-05-12 06:19:12

主要信源:中國青年報《從月球2米深處挖到的土,還能保證每一層都原汁原味嗎?》

中國青年報《從月球2米深處挖到的土,還能保證每一層都原汁原味嗎?》

前言

嫦娥六號作爲我國探月工程中關鍵一環,在5月3日成功發射,目前嫦娥六號已經進入環月軌道飛行,隨時准備著陸。

而這次嫦娥六號要做的是美國都做不到事,那就是鑽取2米以下月背土壤。

那麽,嫦娥六號究竟該如何做到的?

人類無人探測月球的難度之最

月球一直都是地球的鄰居,也是地球唯一的天然衛星,從古至今月球也出現在人類文明的重要元素。

但是由于地月之間的潮汐鎖定,導致月球和地球運動的公轉周期和月球本身自轉周期完全一致,因此在地球的人類只能夠看到月球的正面,永遠無法看到背面。

不過在進入航天時代後,人類可以使用環月飛行的探測器對月球背面進行探測,但是月球背面和正面完全不同,存在著大量的“暗色區域”,有被稱爲“月海”。

到處都是來自于地月之外的隕石撞擊坑和宇宙輻射、塵埃,而且由于月球的遮擋,月球背後是航天通信的“禁區”,很難實地探測。

所以在中國的探月工程沒有發射嫦娥四號探測器之前,美國、蘇聯的探月任務基本上是在月球正面進行。

因此,嫦娥六號這次任務難度,可以說是人類無人探測月球的難度之最,相比2019年嫦娥四號探測器和嫦娥五號月壤采集的難度更大。

最簡單的一個體現上,就是嫦娥六號探測器組合體重量達到了8.2噸,這是人類有史以來最複雜最重的探測器,因此想把如此重的探測器發射到38萬公裏外的月球,絕非易事。

因此本次發射任務也用了我國目前最爲強大的長征五號系統運載火箭,當然是目前正在使用的。

嫦娥六號由軌道器、返回器、著陸器和上升器四大部分組成,這四大部分將會支持嫦娥六號完成任務後返回地球。

首先,軌道器負責是地月轉移,就是往返月球期間的動力、通信、交會對接等任務。

返回器負責保管最重要的“月球土壤”,用來保證在重返月球後被安全回收,著陸器顧名思義,就是用來幫助上升機順利降落月球的,在嫦娥六號月球采集土壤以及其他相關科研設備後。

最關鍵的上升器就是負責攜帶本次嫦娥六號收集的月壤樣本,可以成功離開月球表面,與軌道器進行對接,然後將月壤轉移到返回器中。

因此嫦娥六號如果想要將采集的土壤帶回地球,要經曆制動繞月、軟著陸月球、采集月壤樣本、無人實現月球上空交會對接,然後成功返回地球。

這就意味著嫦娥六號,每個部分都需要攜帶獨立並且功能完全不同的複雜推進系統,而且每個部分也要進行緊密合作和配合,還采集2米以下的月背土壤。

因此,本次的任務複雜程度可想而知,目前僅僅是登陸月背這一點,全球都沒有國家可以做到,更別說完成在2米以下的月背采樣了。

那麽,既然在難度這麽高,嫦娥六號該如何采集2米以下的月壤?

參考資料:新京報《新聞多一度|嫦娥六號啓程“奔月” 在月球背面“挖土”有多難?》2024.5.3

京報《新聞多一度|嫦娥六號啓程“奔月” 在月球背面“挖土”有多難?》2024.5.3

如何采集月壤?

首先,嫦娥六號的登月地點是在月球南極-艾特肯盆地,也是目前太陽系中第二大的隕石坑,它的直徑大約在2500公裏左右,深度達到了13公裏,最大的落差16.1公裏,也是月球上最大、最古老也是最深的撞擊坑。

並且嚴峻的月球南極環環境,月球溫度達到零上150度到零下180度,晝夜溫差大,這對嫦娥六號的任務來都十分艱巨。

並且由于是在月球背面,人類的通信系統才會受到巨大阻礙,不過好在我國爲了探月工程計劃,前段時間剛剛發射更強大的“鵲橋二號”中繼星,這顆衛星將會爲這次任務提供強力的通信,讓指揮中心可以更好的進行操作。

爲了可以采集到月球土壤,我國航天專家胡浩帶領著科研團隊走遍了地質學家和相關的研究單位,努力學習在地球的“挖土”經驗。

其中包括挖土的方法、挖土的設備、挖土的條件和環境因素,在胡浩看來,雖然前往月球需要航天技術,但是如果想要完成核心任務“挖土”,還得去請教真正的“地質研究者”。

因此,經過向地質專家取經,結合嫦娥五號挖取月壤的經驗,從而設計出更加適合嫦娥六號的挖土的方式。

因此采用還是表取和鑽組兩種“挖土”方式,不過胡浩科研團隊還涉及“鏟土”和“抓土”的表取方式。

不過這次嫦娥六號是要挖去2米之下的月球背面土壤,因此采用“鑽取”的是最穩妥的,也是最容易實現的。

因此,鑽具上2米長的鑽杆具有獨特的空心結構,內層有專門用來裝土的小軟袋,可以一邊鑽一邊把土收起來,同時還可以保證不同深度鑽到的土層層分離,不混在一起,完好保存月壤的層理信息。

除了這些研制月球設備上也要攻克不少難題,畢竟月球上的環境比較惡劣,常年溫度在零上150攝氏度到零下180攝氏度之間。

而這次采集任務的地點南極-艾特肯盆地的環境,更是地獄中的地獄,因爲這個隕石坑落差過大,導致月球南極地形非常複雜,並且還缺乏陽光直射,陰影區域溫度極大。

相較于月球的證明和其他區域,南極-艾特肯盆地的溫度可以達到零下240攝氏度以下,並且很多地區屬于永久的陰影之下,溫度可能還要更低。

因此,可以可想而知,在這種區域采集土壤的難度之高,對嫦娥六號要求也更高,並且高溫和低溫環境溫差非常大,因此對月球采樣設備的要求很高。

並且還很有可能遇到采集的地點,地質非常堅硬的地方,因此對鑽取設備要求也很高,需要足夠高的強度和力量,保持月壤樣品罐子的真空狀態。

這些設備上的難題,對于我們的航天科學家來說都不是啥大問題,能夠正常發射升空,那就證明這些因素都是已經考慮進去了。

而且,我們更應該關注的是,爲啥要采取2米之下的月背土壤?

參考資料:中國新聞網《專訪中國探月工程三期總師:嫦娥六號如何在月球背面“挖土”?》2022.7.13

中國新聞網《專訪中國探月工程三期總師:嫦娥六號如何在月球背面“挖土”?》2022.7.13

這次月壤有多重要?

因爲,采集月球背面2米之下的土壤實在是太重要了,主要是還是因爲這個月球南極的地點過于特殊。

艾特肯盆地撞擊坑是一個直徑在2500公裏左右的隕石坑,其直徑相當于從北京到廣州的距離,因此可以相信這個坑到底有多大。

根據科學家估計,南極-艾特肯盆地應該形成于42億年到43億年前的一次巨大撞擊,這個撞擊給月球直徑撞出這麽大坑,可以想象這個隕石撞擊力有多大。

正是因爲這個撞擊坑,根據多個月球探測器的探測結果表明,艾特肯盆地的物質和月球的其他地方有著顯著不同,很有可能攜帶有月球之外的物質。

並且月球背面環形山和撞擊坑的比例達到了百分之97.5%,遠高于正面百分之69%,因此對這個地方形成原因,目前只有隕石撞擊假說可以解釋,但是由于人類並未前往這個區域,因此也無從考證。

也說不定這個“艾特肯盆地”未必是隕石撞擊形成了,也有可能是月球在形成過程中形成的,不過無論那種原因,這個地區曾經應該是遭受了劇烈碰撞,産生了熔岩,所以推測這個地區各類物質都十分豐富,說不定保存了月球最原始的秘密“月幔”。

不過這些東西,僅僅依靠探測器進行分析是無法得到論證,不過嫦娥六號這次如果能成功采集,勢必會解開月球的奧秘。

除了這些,月球背面也在幾十億年的時間裏,飽受隕石的撞擊和宇宙輻射、太陽輻射的沖擊,導致月球背面堆積起來了厚厚的“塵埃”,這些塵埃來自于“月球”之外的物質。

而這次嫦娥六號鑽取2米之下的月球土壤,可能會顛覆人類對月球的認知,甚至獲取完全的未知“物質”。

而且僅僅在嫦娥五號帶的月球突然中,我國科學家就發現了全新的納米礦物和天然玻璃纖維,而這次月球背面的物質成分更爲複雜,勢必會超出人類的認知和對宇宙的了解,也會讓人類對地球起源有全新的了解。

由此可見,這次采集2米之下的月背土壤重要性可想而知,而且還會爲我國接下來的載人登月打下良好基礎,畢竟對月球多一份了解,就多一分成功!

那麽,我國到底啥時候實現載人登月?

參考信源:人民網《人類首次月背采樣被寄予厚望》2024.5.10

人民網《人類首次月背采樣被寄予厚望》2024.5.10

中國載人登月

2023年7月12日在武漢舉辦的第九屆中國(商業)航天高峰論壇上,中國載人航天工程副總師張海聯披露,中國計劃在2030年前實現載人登月。

根據中國載人登月階段的任務方案,將會開展月球科學考察和相關技術實驗,爭取掌握載人地月往返、月面短期駐留、人機聯合探測等關鍵技術。

並且在完成載人登月之後,實現“登、尋、采、研、回”等多個任務,從而形成中國自主載人登月的探測能力。

在中國完成載人登月之後,中國探月工程將會建造月球科研實驗站,開展對針對月球探測和相關技術試驗,從而推動人類對宇宙的探索以及太陽系的起源和演化。

不僅如此,我國載人登月初步方案也已經確定了下來,首先是采用兩枚運載火箭分別將月面著陸器和載人航天飛船,送入環月軌道進行交會對接,然後載人航天飛船中的航天員可以從飛船內部直徑進入月面著陸器。

之後,月面著陸器再采取單獨下降的方式著陸到目標區域,這樣就可以實現中國航天員的登月計劃了,在航天員登上月球開展科學考察和樣品采集之後。

航天員回到著陸器,著陸器具有動力進行上升,飛到環月軌道之後和飛船進行交會對接,之後攜帶樣本乘坐飛船返回地球。

這就是我國載人登月的初步方案,爲了完成中國載人登月,我國的長征十號運載火箭和新一代的載人飛船、月面著陸器都在持續研發之中,並且爲了實現在月球的快速移動,我國載人月球車也進展之中。

可以想象,未來咱們中國在月球建立科研基地,並且可以開著中國月球車在月球上馳騁,想一想就爽。

希望中國載人登月計劃穩步進行,中國航天力量跟上一層樓。

參考資料:央視網《“夢舟”與“攬月”,一起將中國人的浪漫想象照進現實》2024.2.24

結語

因此,我們中國航天總是在做別人做不到事,無論是之前的嫦娥四號、嫦娥五號,還是這次首次前往月球背面的2米之下的采樣任務,一次一次的創造奇迹。

最後,希望中國探月工程可以持續進步,嫦娥六號的任務圓滿成功!

參考信息:

中國青年報《從月球2米深處挖到的土,還能保證每一層都原汁原味嗎?》

央視網《“夢舟”與“攬月”,一起將中國人的浪漫想象照進現實》2024.2.24

人民網《人類首次月背采樣被寄予厚望》2024.5.10

中國新聞網《專訪中國探月工程三期總師:嫦娥六號如何在月球背面“挖土”?》2022.7.13

新京報《新聞多一度|嫦娥六號啓程“奔月” 在月球背面“挖土”有多難?》2024.5.3

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