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嫦娥六号探测器成功登陆月球背面,计划采集月球样本并返回地球,任务周期约53天,面临高温灼烧等挑战。预计6月25日左右在内蒙古着陆,将成为首个从月球背面带回样本的国家。
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62日,嫦娥六号探测器成功登陆月球背面南极的艾特肯盆地,按照计划,嫦娥六号探测器将会在月球表面运行大约2天时间。在这期间,嫦娥六号探测器将会开展一系列的工作,包括进行形貌探测和地质背景勘察等工作,还要采集不同地域、不同年龄的月球样品。

对于嫦娥六号探测器来说,这次探月任务的最主要的目标就是从月球背面南极地区带回珍贵的月球样本。因为这是人类历史上首次去月球背面采集样本并且将这些样本带回地球。而在采集样本返回地球的过程中,嫦娥六号探测器面临的挑战还是非常多的。

按照计划,嫦娥六号探测器发射升空到采集样本返回地球,整个过程大约需要53天时间,任务周期相当长,风险系数也比较高,难度相当大。因为它的着陆点位于月球的背面,也就是永远背向地球的这一侧,登陆月球背面的难度比登陆月球正面大得多。

在此之前,我国发射的嫦娥四号探测器是世界上首个成功登陆月球背面的探测器,现在嫦娥六号探测器也已经顺利抵达月球背面,成为了世界上第二个成功登陆月球背面的探测器。

嫦娥四号探测器、嫦娥六号探测器相继成功登陆月球背面,这是世界上仅有的2个能够成功抵达月球背面的探测器,这也说明了我国在探月方面的技术已经相当成熟、可靠,技术很先进了。

与之前的嫦娥四号探测器相比,嫦娥六号探测器的任务更加复杂,因为它不仅需要成功登陆月球背面,最重要的是在月球背面采集样本,然后从月球背面起飞带着样本返回地球。

所以嫦娥六号探测器需要突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能快速采样、月背起飞上升等关键技术。如果嫦娥六号探测器成功把月球背面的样本带回地球,那这将会是人类历史上首次成功带回月球背面的样本,我国将会成为世界上首个从月球背面带回样本的国家。

返航时间确定

现在嫦娥六号探测器已经实现登陆月球,接下来就是要准备在月球表面挖土,然后将采集到的样本封存起来。在完成一系列任务后,上升器就会带着这些样本从月球表面起飞,进入月球轨道,然后与轨道器、返回器组合体实现交会对接,并且进行样本的移交。

最后这些样本将会由轨道器、返回器组合体带回地球,当轨道器、返回舱组合体回到地球附近大约5000公里时,轨道器、返回器进行分离,返回器带着样本再入大气层,在内蒙古四子王旗着陆场着陆。

从任务安排来看,嫦娥六号探测器接下来需要进行的操作大致就是这些,看起来虽然很简单,但是实际上相当困难,环环相扣,任何一个环节出现问题都可能会导致任务的失败。

虽然现在嫦娥六号探测器正在月球背面运行,还没从月球返回地球,但是它返回地球的时间其实已经确定了。因为整个任务周期大约为53天时间,在53日发射升空至今,嫦娥六号探测器已经运行了差不多1个月时间了,预计还有20多天就会回到地球,也就是预计在625日左右在内蒙古四子王旗着陆场着陆。

要经受近3000℃高温灼烧

从发射升空奔向月球,到近月制动减速、登陆月球、月面采样、月面起飞、月球轨道返回地球,整个过程都可以说是惊心动魄,其中返回地球的过程可能算是最惊险的一步。因为当探测器从月球返回地球,重返大气层时,需要经受接近3000℃高温的灼烧。

一般的材料难以承受这么高温的灼烧,如果返回器的设计、制造不过关,可能会在再入大气层的时候就化为灰烬,那就拿不到带回的珍贵样本。这到底是怎么回事?为什么会经受这么高温的灼烧呢?

原因其实很简单,之所以会出现这样高温的灼烧,有2个必不可少的因素,其中一个就是地球有浓密的大气层,另一个就是嫦娥六号探测器重返地球大气层时的速度相当快,它的速度接近地球的第二宇宙速度(也就是大约为11.2公里每秒)。这么快的速度远超过在近地轨道运行的各种航天器,当探测器以这么快的速度再入大气层时,气动加热效应很强烈,外部温度就会急剧上升。

从近地轨道返回地球的飞船、探测器、卫星速度接近地球第一宇宙速度7.9公里,以这个速度再入大气层时,外部温度都会上升到一两千℃。从月球轨道返回地球的探测器速度更快,外部温度自然会更高,接近3000℃左右。

也正是由于嫦娥六号探测器回到地球附近时速度接近地球的第二宇宙速度,所以需要采取一些措施来降低它再入大气层时的速度,当返回器在距离地球表面大约还有120公里时,就会第一次进入大气层,随后会被大气层的升力弹回去,当探测器返回器被弹到最高点后,就会再次下降再入大气层。

这就是“打水漂”的方式,通过2次再入大气层的方式可以把速度降低到地球第一宇宙速度7.9公里每秒左右。这时候,嫦娥六号返回器的速度和在近地轨道运行的飞船、卫星、探测器的速度接近了,就能像神舟载人飞船那样重返大气层,最后在内蒙古四子王旗着陆场着陆。

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