“嫦五”落月 为何只拟获取2公斤样品带回地球?

来源: 南方日报网络版     时间: 2020-12-02 09:02:41

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  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。

  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。

  “嫦娥五号”之所以选择在月球上最大的月海——风暴洋北部的吕姆克山脉附近降落并实施采样,是因为科学家认为,这一区域比起之前美国和前苏联落月采样的区域,从地质上来说,可能存在比较年轻的玄武岩,如果能获得这里新的样本,将有助于推进对月球火山活动和演化历史的认识。

  根据任务计划,“嫦娥五号”计划在月球获取2公斤左右的样品并带回地球。那么这2公斤的重量是如何确定的呢?

  嫦娥五号首次月球采样 拟获2公斤样品 >>

  我国通过嫦娥一号到嫦娥四号多次任务的技术积累,希望在嫦娥五号月球采样任务中能够达到公斤级的目标。而为了保证任务的成功,并结合火箭运载能力,采样2公斤是一个较为合理的结果。

  国家航天局探月与航天工程中心副主任 探月工程三期副总设计师 裴照宇:我们以两公斤作为输入去设计探测器,这个探测器就达到了8.2吨。如果我们要增加样品的量,整个探测器很多指标都会增长,就会超过火箭的运载能力。

  为了提高采样的可靠性,增加样品的多样性,嫦娥五号任务将通过钻取和表取两种方式采集样品。

  国家航天局探月与航天工程中心副主任 探月工程三期副总设计师 裴照宇:比如说钻取,初步考虑是0.5公斤,表取是1.5公斤,这是我们的设计安排。

  裴照宇表示,嫦娥五号任务的主要目标是完成月球采样并返回。当着陆器成功着陆月球表面后,要在有限时间里完成地形勘察、钻取和表取等多项工作。尽管设定了2公斤的采样量,但这并不能作为最终衡量任务成败的标准。

  国家航天局探月与航天工程中心副主任 探月工程三期副总设计师 裴照宇:我们的目标是采样返回,要采到样品返回地球,这是我们的考核指标。这两公斤是一个设计值,我们并不能把这两公斤或多或少作为评判任务成功的一个硬指标。

  两种方式 共同完成取样任务 >>

  2公斤的样品又该在着陆后用什么方式采集呢?探月工程三期副总设计师裴照宇在介绍他们设计安排的数据时提到了两个采集名词,他说:“钻取”初步考虑0.5公斤,“表取”1.5公斤,用这两种方式共同来完成采样任务。而这种设计是研制团队为了提高这一次采样的可靠性、以及样品的丰富性而设计的。那么什么是钻取和表取?

  ·表取:在月球的表面无人自主采集样品

  首先来介绍一下表取,顾名思义,就是在月球的表面采集样品。但与其他国家的月球样品采集方式不同的是,我国的嫦娥五号任务将以无人自主的方式进行样品采集。

  航天科技集团五院 嫦娥五号探测器主任设计师 姜水清:从全球来讲,它表取也是全球首次月面无人自主采样一个任务。为了实现这个任务,我们实际上是设计了三个产品,有个四自由度采样机械臂,然后末端又带了两种采样器,一种是可以实现铲挖,一种是可以实现浅钻,来实现不同类型月壤的一个采集。

  按照规划,采样机械臂将在着陆点周边区域进行多次采样工作。

  航天科技集团五院 嫦娥五号探测器主任设计师 姜水清:它在整个着陆器的可达范围内,它都可以采样。假设咱们的着陆点不是那么理想,如果是有一个大石头,我采不动,我可以给它稍微换一个地方,稍微软一点,我肯定就能保证能采到一定的样品。

  ·钻取获得月面以下的样品 与表取互为备份

  据了解,在表取工作之前,会先进行钻取,来获得月面以下的样品。两种方式互为备份,不仅可以提高采样的成功率和可靠性,同时也能够获得更为丰富的样品种类,为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料。

  航天科技集团五院 嫦娥五号探测器主任设计师 王国欣:我又有钻取又有表取,哪样都能拿回来,就能够互相来互补一下,我们目前具备的能力是作用到月面以下两米,然后获得这个月壤的样品,它的特点是能够钻进去,然后月壤在里边它有一个层区分布,这个是不破坏它的层区分布的。

  嫦娥五号探测器已经成功着陆在月球正面的预选着陆区。回顾“嫦五”落月的精彩瞬间。

  栾恩杰:月面样品采集完后还要“装香肠” >>

  用两种采样方式互相备份,来确保嫦娥五号能够采集到科学家所需要的月球表面样品。但仅仅采集到还不够,就像我们长途快递物品一样,物品在交寄给快递员之前,需要您先把它包裹好包装好,以免途中破损遗漏。而“嫦娥五号”也有一个类似的过程,而且完全是由它独立完成的,难度可想而知。探月工程首任总指挥栾恩杰在接受记者采访时就表示,当嫦娥五号着陆器安全降落、开始样品采集之后,对中国航天来说又有一次全新的尝试,他的比喻是“装香肠”。

  中国工程院院士 国家航天局原局长 探月工程首任总指挥 栾恩杰:着陆以后我就开始取样了,我们一有个手去铲,在外星球用机器手,我们中国头一次做,我们月球的钻取机构,这是我们国家头一次设计,我形容成哈尔滨香肠。就在钻的时候,它要把钻取的芯、岩芯的部分要装到一个包裹,这个包裹是一个长的,所以像个香肠一样,要把它紧密地包裹好,封装好。这些土壤不能在转移到地球的时候被地球污染了,因为地球环境和月球环境是不一样的,有些物质一定要在非常洁净的环境下,保持住我们取得这样这点东西。

【编辑:王诗尧】


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