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地球月间的“鹊桥”

鹊桥二号有哪些创新?

3月20日8时31分,长征八号遥三运载火箭搭载鹊桥二号中继星成功发射升空。作为探月四期后续工程的关键一步,鹊桥二号将架设地月新“鹊桥”,为嫦娥四号、嫦娥六号等任务提供地月间中继通信。飞行24分钟后,星箭分离,将鹊桥二号中继星直接送入近地点高度200公里,远地点高度42万公里的预定地月转移轨道,中继星太阳翼和中继通信天线相继正常展开。


鹊桥二号是一颗负责“搭桥”的中继通信卫星。“由于月球始终有一面背对地球,着陆在月球背面的探测器受到月球自身的遮挡,无法直接实现与地球的测控通信和数据传输。”据国家航天局探月与航天工程中心专家介绍,探月工程四期的任务将在月球南极和月球背面地区开展着陆探测以及采样,因此需要功能更广、性能更强的中继星,架设起月球对地新的“中继通信站”。鹊桥二号的强项,正是解决月球背面探测器与地球间的通信和数据传输问题。

发射成功只是第一步。鹊桥二号将在地面测控支持下,经过中途修正、近月制动,进入捕获轨道;随后经轨道控制后进入调相轨道,最后进入24小时周期的环月使命轨道,成为继“鹊桥”中继星之后世界第二颗在地球轨道以外的专用中继星,为嫦娥六号月球采样任务提供支持,并接力“鹊桥”中继星为嫦娥四号提供中继通信服务。得益于对月球南极区域的通信覆盖能力,未来鹊桥二号还可以为着陆在月球南极区域的嫦娥七号和嫦娥八号探测器提供更长的通信时间,贴合未来国际月球科研站建设的需求。


嫦娥六号或将于上半年发射

将从月球背面进行采样

嫦娥六号将于今年上半年择机发射,执行月球背面采样返回任务。经计算,在嫦娥六号探测器着陆月球取样的两天时间内,鹊桥二号每天可以提供20小时以上的中继通信服务。

迄今为止,人类已经进行了十次月球采样返回,均位于月球正面。月球背面整体相对月球正面更为古老,具有独特的科学研究价值。“嫦娥六号任务将突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能采样和月背起飞上升等关键技术,实施月背自动采样返回,同时开展着陆区科学探测和国际合作,如果成功,这将是人类首次在月球背面登陆并采样返回。在科学研究方面,嫦娥六号任务实现采样返回后,将对月球背面样品进行系统、长期的实验室研究,分析月壤的结构、物理特性、物质组成等,深化月球成因和演化历史的研究。


我国探月工程四期由嫦娥四号、嫦娥六号、嫦娥七号和嫦娥八号4次任务组成,主要目标是对月球南极开展科学探测,建立起月球科研站的基本型。其中嫦娥四号已于2018年12月发射,实现了世界首次月球背面软着陆巡视探测。嫦娥七号和嫦娥八号计划于2026年、2028年发射。中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁此前表示,中国计划于2028年前构建国际月球科研站基本型,2030年实现载人登月,2040年前建成完善型的国际月球科研站,之后建设应用型月球科研站,形成中国人自己的多功能月球基地。

月球背面

具备哪些科研价值?

迄今为止,人类已进行的10次月球采样返回均位于月球正面,而月球背面整体相对月球正面更为古老,且存在月球三大地体之一的南极-艾特肯盆地,具有重要科研价值和探索空间。经地月和环月飞行,嫦娥六号将在南极-艾特肯盆地着陆,采集月球样品,并经月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、月地转移和再入回收等过程,将月球样品安全送至地面。

据航探测器研制人员介绍,嫦娥六号任务还搭载了法国的氡气探测仪、欧空局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个国家的载荷和卫星项目。由此,嫦娥六号任务将实现世界首次月球背面登陆和南极—艾特肯盆地采样返回。“地球是太阳系里拥有卫星最大的行星,地球的演化一直受到月球的影响,甚至有天文学家认为,地球和月球可能是双行星系统。”因此,研究月球是认识宇宙和了解人类自身未来命运的重要一环。当前,中国正加快推进国际月球科研站大科学工程,与相关国家、国际组织和国际合作伙伴共同拓展人类认知疆域,为和平利用太空、推动构建人类命运共同体作出贡献。


保存采集月球样品

一台好的手套箱很重要

在嫦娥五号采集回来的月球样品中,核地研院获得了50毫克的月壤粉末样品,它被置于该院实验大楼一楼一间实验室的手套箱内。该手套箱与用于核酸检测的移动方舱手套设计原理相似。不同的是,该手套箱内充满氮气,科研人员穿上白大褂,将手伸进手套箱,就能利用高倍光学显微镜进行矿物学观察和分类,然后再分别利用惰性气体质谱仪、电子探针、高精度激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪等设备,相继开展氦-3含量、矿物组成、主微量元素含量等的测定,为进一步的科学研究提供原始数据。



手套箱是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化手套箱,提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统,可以满足您特定清洁要求应用的0.1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。该系统是为满足客户科研开发而设计的经济型循环净化系统。整体系统包括一台密闭箱体、一套过渡舱,一台进口旋片式真空泵和一套集成有微控制器操作面板的循环净化系统。标准的Lab2000系统配备的惰性气体净化系统安装一套净化柱(全自动可再生)净化、维护手套箱箱体内的气氛。广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境,如:锂离子电池及材料、半导体、超级电容、特种灯、激光焊接、钎焊、材料合成、OLED、MOCVD等。也包括生物方面应用,如厌氧菌培养、细胞低氧培养等。



通过研究,我们有望查明制约氦-3等聚变元素核素吸附能力的月壤成熟度等一类关键科学问题,初步阐明嫦娥五号月壤样品中氦-3的富集特征及机制;厘定嫦娥五号月壤样品中氦-3的逸出特性和最佳提取温度;查明月壤样品的主、微量元素含量特征及对氦-3含量的制约;为估算月球氦-3资源量和探索月球氦-3利用可行性提供科学数据支撑,下一步如果我们从月球背面采集回样品,又将给我们带来哪些研究成果呢?(文字及图片内容来源于网络,如有侵权,请联系删除)