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嫦娥五号月球探测任务简介

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11月17日,长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后,垂直转运至发射区,计划于北京时间11月24日凌晨4时左右择机实施发射。

主导机构:中国国家航天局(China National Space AdministrationCNSA

任务类型:月球样本返回

计划发射时间:北京时间1124日凌晨4:00

返回地球时间:121617

任务亮点

· 1976年苏联月球计划的月球24号(Luna 24)任务以来,中国的嫦娥五号月球探测器将首次从月球返回样本。

· 这些样本理论上将是有史以来返回地球的最年轻的样本,仅有12亿年的历史,而12亿年前地球上或许已经演化出了多细胞生物。

· 嫦娥五号将帮助科学家了解月球在它整个历史的晚期所发生的事情,以及地球和太阳系的演化过程。

我们为什么需要嫦娥娥五号?

我们在月球上看到的斑点和陨石坑,是太阳系在早期遭受创伤时留下的伤痕。小行星和彗星猛烈地撞击着形成之初的地球和月球,可能因此带来了重要的水,让生命在此处萌芽并繁衍生息。

但对于月球而言,过去十几亿年间究竟发生了什么仍然有争议。幸运的是,通过对月球不同区域的成分和年代,科学家们可以梳理出月球较为完整的历史。尽管围绕月球运行的在轨航天器可以收集到大量有价值的数据,但有些科学实验只能在地球完成,因为所使用的仪器体积过大且能耗过大,无法在太空中飞行。除此之外,地球上的实验还可以在不同的实验室中重复实验,采集的样本材料也可以存储起来供未来的研究人员用更先进的技术研究调查。

中国的嫦娥五号将要返回地球的月球样本,应该是有史以来返回地球的最年轻的月球样本。嫦娥五号将降落在月球最大的月海——风暴洋(Oceanus Procellarum)中,这是位于月球西北角的一片暗灰色平原,在地球肉眼可见。确切的着陆点靠近一个底部直径70千米的山丘,也就是吕姆克山(Mons Rümker),在这片火山区域,岩石和土壤的历史可能只有12亿年,是由覆盖下层表面的大型火山事件形成的。这比美国航空航天局(NASA)的阿波罗(Apollo )任务宇航员返回的样本要年轻得多,后者的年龄介于3144亿年之间。

通过研究在月球历史上形成时间相对较晚的岩石样本,科学家将能更好地了解地球上可能已经存在多细胞生物的时候,月球上发生了什么。了解月球的历史也有助于我们了解地球和太阳系中其他天体的演变。

吕姆克山

这张月球上的吕姆克山照片是阿波罗15号(Apollo 15)的宇航员于1971年拍摄的。吕姆克山位于月球最大的月海风暴洋中,是一片因月球历史晚期的火山活动而形成的凸起区域,底部直径大约为70千米,最高处比围绕它的平原要高出超过1千米。

图片来源:NASA

嫦娥五号的运作方式

整个任务包含运载发射、地月转移、近月制动、环月飞行、月面下降、月面采样、月面上升、交会对接、环月等待、月地转移、轨道分离、再入回收12个部分。

Credit:New China TV

1976年苏联执行月球24号任务以来,就再也没有探测器从月球向地球返回过样本,嫦娥五号将使用类似于NASA阿波罗任务的架构来挑战这一目标。嫦娥五号月球探测器由4部分组成:一个服务舱、一个着陆器、一个上升飞行器以及一个地球返回舱。在月球轨道上运行时,着陆器和上升飞行器将下降到月球表面,而服务舱和地球返回舱则会继续保持在轨运行。着陆器将负责钻取并收集样本,使用的仪器则是一个机械铲和可以钻入地下2米的钻头,上升飞行器中将存放多达4千克的月球样本材料。

嫦娥五号的着陆器还将携带3个科学有效载荷,包括一套用于记录着陆位点的相机、一个用于绘制地下表面图的穿地雷达,以及一个分光计,用来测定着陆点处矿物组成并计算出月球土壤中被锁定的水分含量。有了这些实地测得的数据和返回地球进行进一步研究的月球样本,科学家将能够对比这两种不同方式得到的结果。

嫦娥五号仅依靠太阳能,将在月球上的清晨着陆,并在夜幕降临前启动上升飞行器返回绕月轨道,这个时间段大约等同于14个地球日。上升飞行器将与服务舱会合,将收集到的样本转移到地球返回舱中。然后,服务舱将离开月球轨道返回地球,在到达前不久释放地球返回舱。

从月球返回重新进入地球大气层的飞行器,速度上会比从近地轨道返回的飞行器要快得多,前者的速度约为11千米每秒,而后者则约为8千米每秒。像NASA的阿波罗号任务用到的载人太空舱,须要依靠强力的隔热层对舱内人员进行保护,而嫦娥五号将采取跳过再入大气的方式,一跳出大气层就减速下来坠落降至内蒙古。此次的着陆点将与神舟系列载人飞船的回收地点相同。

嫦娥五号任务概览

这张信息图显示了中国嫦娥五号任务从月球带回样本的基本步骤。

图片来源:The Planetary Society

图片汉化:哇喳

参考来源:

[1]https://www.planetary.org/space-missions/change-5

[2]http://www.cnsa.gov.cn/n6759533/c6810500/content.html

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