嫦娥六号的着陆点——南极-艾特肯盆地

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2024年5月3日,搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭,在文昌发射场点火发射,准确进入地月转移轨道。5月8日10时12分,成功实施近月制动,顺利进入环月轨道飞行。
嫦娥六号(Chang'e-6),是中国嫦娥探月计划第六个探测器,着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地。而之前的嫦娥四号任务的着陆也是这个区域。那么这一区域到底是个怎样的存在呢?为什么两次着陆于这里呢?
这是因为截至目前,全球进行过10数次的采样返回,但全部都是在月球的正面,月球背面可能存在更古老的月壤,在月球背面不论采回什么样的月壤,科学价值都是比较高的。
 
而落月的位置不仅要有科学价值,科研人员还要全面考虑工程实施难度。航天器在太空工作的动力都来自自身太阳翼帆板,嫦娥六号也不例外,降落月背地点就要充分考虑光照等各个方面,确保任务的可实施性。选择南极-艾特肯盆地,无论是从光照、能源、通信等各个角度,都是可以实现的。
此次嫦娥六号探测器的着陆和采样地点,位于月球背面南极-艾特肯盆地(South Pole–Aitken basin)的阿波罗盆地。南极-艾特肯盆地是整个太阳系中已知的最大撞击坑之一,被公认为月球上最大、最古老和最深的盆地,是月壳演化三个独立的地体之一,可能保存了月球上古老的岩石。而阿波罗盆地是南极-艾特肯盆地中最大的艾肯纪峰环盆地,其挖掘深度最深,整体的月壳厚度很薄,可能挖掘到月壳甚至月幔的深部物质。在这里采集样品并进行分析研究,将填补人类获取月球背面样本的空白,开启月球正面与背面的演化差异、电磁场演化和地球大气演化等重要科学研究的全新视角,对月球科学新突破具有独特的价值。
南极-艾特肯盆地直径大约2500公里,深13公里,最大落差(从坑底最深处到最高壁顶处)约16.1公里,它是太阳系中已知最大的撞击坑之一,也被公认为是月球上最大、最古老和最深的撞击盆地。由于月球公转和自转时间同步,这就导致月球的这面永远无法面向地球。
南极-艾特肯盆地深色的表面分外醒目,1959年在前苏联月球3号拍摄的月球背面的照片中,首次发现了南极-艾特肯盆地,在几张月背照片中,该盆地类似一块暗斑,其东半部隐藏在月球边沿之后。
南极-艾特肯盆地估计形成于42亿年-43亿年前的一次巨大撞击。模拟近垂直撞击的结果显示,该盆地将会有深达200公里,来自地幔的大量物质被抛射出。然而,迄今为止,所有的观察并不支持盆地表面有地幔成分。月壳厚度图似乎表明盆地下方存在约10公里的地壳层,这表明盆地并非形成于典型的高速垂直撞击,而是一次低速的小角度(约30°或更低)撞击,因而,对月表撞击程度的并不太深,这一假设的证据来自南极-艾特肯盆地高耸的东北边缘。

前苏联月球3号拍摄的月球背面的照片

1962年人们开始猜测,显示在月球南侧边沿上的山脉,即所谓的莱而尼茨山脉(该名称后被取消)可能是环绕该月海的一部分环壁,尤如月球上绝大多数月海一样,可能位于一座巨大的撞击坑中。后来,证实它们就是沿该盆地南侧边缘延伸的山脉。1968年,阿波罗8号上的宇航员拍摄到了盆地北侧边缘上的山脊。

阿波罗8号拍摄的盆地北侧边缘山脉

20世纪60年代后期,月球轨道器系列项目对月球进行了全球拍摄,但在分析这些照片时,发现在这座损毁的盆地中,熔岩覆盖层并不连续且边界也不分明。因此,在1971年智海及俄语名-梦海被转给了盆地中另一处较小的对象。伽利略号探测器(掠过)和克莱门汀号(长期在轨)造访月球后,所拍摄的多光谱图像揭示了该盆地内含有比月球一般高地更丰富的氧化亚铁和二氧化钛,因而,其表面颜色也更深。在克莱门汀号运行期间,首次利用高度计取得的数据绘制了整个盆地地形并构建了立体图形。后来,通过分析月球探勘者上伽玛射线光谱仪得到的数据,更精确地弄清了盆地的地形结构。

直到2019年5月15日,学术期刊《自然》在线发表了中国科学院国家天文台、中科院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室、中科院地球化学研究所的研究成果,科学家们利用嫦娥四号搭载的可视-近红外成像光谱仪(VINS)的光谱初始观测结果推断出,月球表面存在的低钙辉石和橄榄石矿物可能起源于月球地幔。这也是人类首份月球背面幔源物质初步证据。

由此,嫦娥六号的月背采样,将是全球的首次。英国《自然》杂志网站在6日的报道中指出“科学家们对嫦娥六号任务寄予厚望”,如果成功,这次采集的样本将是“一个宝库”,有望改变人们对地球和月球以及早期太阳系历史的理解。

近年来,我国在月球探索方面取得长足进步。2004年,中国正式开展月球探测工程,并以神话中月亮女神的名字命名为“嫦娥工程”。2007年,嫦娥一号发射成功。2013年,中国第一个无人登月探测器嫦娥三号成功落月,中国也成为世界上第三个实现月球软着陆的国家。2022年,中国空间站全面建成,国家太空实验室从此遨游苍穹。

搭载着嫦娥六号的长征五号运载火箭发射升空

技术复杂的嫦娥六号任务是在嫦娥四号和嫦娥五号任务的基础上进行的。2019年,嫦娥四号让中国首次实现在月球背面无人登月。2020年,嫦娥五号从月球正面取回样本。而此次的嫦娥六号任务几乎涵盖了中国航天员未来登陆月球所需的每一个步骤。而嫦娥六号任务的成功,将极大增强我国在2030年前实现载人登月的信心。

 

2024年5月12日 17:09
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