嫦娥六号自发射之后已过去了近1个月,很多网友都快把它忘了。现在欧空局透露了消息,嫦娥六号最终的着陆时间应该是6月2日早晨8点,如果按照这个计划进行的话,那么最迟在6月1日,嫦六就到了一个极为重要的关键时刻:探测器的着陆器/上升器组合体,将与轨道器/返回器组合体分离!
这可是一个相当关键的步骤,因为嫦娥六号主要由这两大组合体构成,降落到月面挖“土”的是着陆器,挖到的样品会被装入样品舱,再由带有火箭发动机的上升器实施月面上升,将样品舱带回环月轨道,与一直绕月飞行的轨道器/返回器交会对接。
因此,“着上组合体”的分离,将意味着嫦娥六号正式拉开月球背面软着陆的大幕,相信大家等待这一刻已经很久了!由于嫦娥六号是在月球背面着陆,这里地形险峻,远不像月球正面那么平坦,而嫦娥六号又没有采用高精度着陆技术,因此必须将轨道面调得十分精确,使之与预定着陆点高度重合,才能尽可能保证着陆精度,所以才在环月轨道上绕了这么久。
着上组合体分离之后,会由200km×200km的圆形轨道下降到15km×200km的着陆准备轨道,这个轨道就是实施软着陆的初始轨道了。根据欧空局(ESA)透露的消息,嫦娥六号着陆器将于北京时间6月2日上午8点着陆,而落月的地点,就在大家最近所热议的阿波罗盆地南部地区,具体位置是南纬42.1°,西经154.4°。从光照条件来看,这个地方从5月28日开始进入了月昼,嫦娥六号绕月20多天,应该也有等待月昼时期最佳光照条件的因素。
这个阿波罗盆地最近可是大大的出名,因为在嫦娥六号发射直播时,探月工程三期副总师裴照宇曾经说了一句:“没找到那个阿波罗盆地的那个……”,结果被网友解读“没找到阿波罗登月的那个盆地”,引发了一大波质疑美国载人登月的热潮。
其实这个阿波罗盆地并不是6艘阿波罗登月飞船的着陆点,而是位于月球背面南极附近的一个撞击坑。这个撞击坑可是非同小可,它位于一个更大的撞击坑——“南极-艾特肯盆地”的内部。南极-艾特肯盆地是太阳系内已知最大的撞击坑,深度接近13公里,直径达到了2500公里,总面积相当于我国国土面积的一半左右,非常巨大。
南极-艾特肯盆地的命名由来,与盆地北缘的艾特肯撞击坑与盆地南缘的月球南极点有关。这么深这么大的撞击坑,是由于一颗巨大的小行星撞击月球而产生的。这颗小行星撞穿了月球的岩石壳,它的金属核心部分很可能还埋藏在盆地下方的月幔中,造成了盆地内的重力异常现象。
而阿波罗盆地位于南极-艾特肯盆地内部,是另一颗小行星随后再次撞击月球形成的。这两次撞击将月壳下方的月幔物质暴露了出来,如果能在这里采集到样品,分析其成分,会让我们对月球的演化历史有更加深入的了解,这就是嫦娥六号选定在这里着陆并挖取样品的主要理由之一。
前面说过艾特肯盆地的深度达到了13公里,比马里亚纳海沟还要深,这就意味着嫦娥六号在着陆前要越过比珠穆朗玛峰还要高的高山,危险性还是有的。由于没有采用美国阿波罗12号、印度月船3号那样的基于地形相对导航的高精度着陆技术,嫦娥六号的实际落月地点与预定着陆点可能会有比较大的偏差。
当年嫦娥四号着陆时,落点与预定点的误差为千米量级,嫦娥五号达到了2.33公里。嫦娥六号的落月精度应该会与嫦娥四号相当,为了保证当着陆器偏出预定着陆点附近时,仍然能够安全可靠的落地,嫦娥六号应该会采用与嫦五类似的自主智能避障技术,即“粗避障+精避障”。
所谓粗避障,是指在探测器完成主减速段,由8000米左右高空开始垂直下落时,在约2000米高度使用光学成像敏感器,对下方的月面进行成像,着陆器会避开大的障碍物,选择一个比较安全的着陆点,然后瞄准这个着陆点继续下降。
当着陆器下降到距离月面仅有100米左右时,会开始“精避障”。这时着陆器上的7500N主发动机和姿态控制发动机会联合工作,使嫦娥六号悬停在月面上方,然后使用激光三维成像敏感器和激光测距仪,对着陆区进行激光三维成像。
这时由于离得比较近,着陆区的地形以及大大小小的障碍物能够看得一清二楚,着陆器会再次自主选择一个最佳着陆点,然后向该点斜向机动。等到距离月面只有3米时,为防止羽流造成干扰,主发动机将关机,着陆器将开始自主落地,通过着陆腿稳稳地降落在月面上。
然后嫦娥六号接下来的主要工作就是挖土了。由于挖土的任务很繁重,必须在白天完成,而且还需要有鹊桥二号中继星的配合,所以这事是有时间窗口的,必须在48小时之内完成。嫦娥六号将采用钻取和表取两种采样方式,完成月壤的取样和封装。
所谓表取就是用铲子从月面表层挖土,而钻取则是利用钻头深入月面之下,钻取下方的岩芯。月球表面没有空气,长期受到宇宙射线和太阳风粒子的侵袭,因此形成了一层比较细而松散的月壤。而月面之下一定深度受太阳风的影响较小,样品的成分和形态都与月面不同。这两种样品我们都要拿到,都是非常珍贵的。
除了挖土之外,嫦娥六号的着上组合体还携带着其它有效载荷,例如法国的氡气测量仪、欧空局的月表负离子分析仪、意大利的激光角反射器等,这些载荷也需要部署和工作。嫦娥六号的采样未必能一帆风顺,在嫦娥五号的时候,原计划要采集2000克样品,但在采集了1731克之后,钻头钻不动了。为了确保任务成功,也就见好就收了。
这次嫦娥六号的采样,大概率也会是这个思路。毕竟咱们花费了这么多的人力物力,上一次月球背面不容易,只要能取到样品,不管是2000克,还是1000克、500克,都是空前的成功,没有必要过分计较样品量的大小。嫦娥六号会将样品放入样品舱内封装保存,采样完成后,样品舱将随着上升器点火升空。
上升器将通过4次轨道机动,采用多圈多脉冲共面椭圆轨道交会策略,来到高度为210公里的环月圆轨道上,与早已等候在那里的轨返组合体实施交会对接,这个过程需要历时2天。对接之后,上升器会将样品舱传递给返回器,然后就脱离了。轨返组合体将选择合适的时机点火,进入月地转移轨道返回地球,这个过程要5天。
当组合体飞回地球附近时,返回舱将与轨道器分离,通过“水漂弹道”的方式再入地球大气层,最终降落在内蒙古四子王旗的着陆场,整个任务耗时约53天。
虽然现在嫦娥六号还没返回,但网友对于它的信息还是很足的,毕竟我们已经有了嫦娥五号成功的先例。既然如此,那么嫦娥六号带回的约2000克月背样品,就成了大家关注的对象。这些价值不可估量的月壤和月岩,回地球后会如何分配呢?
应该和嫦娥五号样品一样,分为三种用途,一部分样品直接进入各个博物馆,作为藏品向公众展示,另一部分则交给我国科学家进行研究。当然也会拿出一部分,依据月球样品和数据管理办法,与有关国家和世界的科学家共享。甚至不排除还会被当成国礼送给其他国家。
而被用来与外国科学家共享的那部分样品,其实是最受网友关注的。月球背面的样品是人类首次获得,重要程度不言而喻,全世界的科学家都渴望研究,其中自然也包括美国人。就在今年4月12日,我国在武汉举行了首次嫦娥五号任务月球样品国际借用评审会议,评估了10名外国科学家借用月壤的申请。令人惊讶的是,美国人竟然有5名,占了总申请量的一半。
这可惊呆了一众网友,要知道美国国会可是出台过一个《沃尔夫条款》,由著名反华议员沃尔夫提出,2011年通过。该条款的具体内容是:禁止美中两国之间任何与美国航天局有关或由白宫科技政策办公室协调的联合科研活动,也包括禁止美国航天局所有设施接待“中国官方访问者”。
沃尔夫条款几乎彻底关闭了中美航天合作的可能,本意是要防止中国获得美国的先进航天技术,扼制中国的发展。没想到三十年河东三十年河西,现在中国已经能够登陆月背了,美国的重返月球计划却屡屡受挫,沃尔夫条款反而限制了美国分离中国探月成果的可能性。
但美国人的脸皮比想象中更厚。NASA就在强调《沃尔夫条款》的禁令仍然有效的同时,又说申请嫦娥五号样品与禁令并不冲突,还专门写信给美国国会来解释其观点,表示申请样品是为了让美国研究人员拥有与世界各地科学家相同的科研机会。因此5名与NASA存在合作关系的美国科学家才提交了申请。
说白了,现在美国人对沃尔夫条款的解读是:中国分享给美国可以不受限制,但美国不能分享给中国。这可真是个霸王条款。
可以想象的是,如果嫦娥六号采样成功,美国科学家必然还会像上次一样提出申请,要求获得月球背面的样品,那么该不该给他们呢?多数网友认为不应该给,毕竟这是礼尚往来的事,中国没有义务白送这么珍贵的月壤给对方。
不过笔者倒有几个建议:不妨把月壤明码标价,如果美国想要的话,可按10亿美元1克的价格购买,保证货真价实、童叟无欺。如果美国愿意买的话,就能够找补回嫦娥六号的一些成本,还是比较划算的。
另外,也可以考虑让美国用同等价值的样品来看,比如美国“奥西里斯-REx”探测器从小行星“贝努”取回的样品。当然,美国的样品也必须得保真才行,不能被他们用假样品忽悠了。以上这两种方法都将考验美国对《沃尔夫条款》的态度,就看他们如何抉择了。