據(jù)央視新聞消息,北京時間2020年12月1日23點左右,嫦娥五號著陸器成功在月面預(yù)定地點軟著陸,成為我國第三個成功實施月面軟著陸的探測器,該地點位于月球風(fēng)暴洋北部呂姆克山脈(Mons Rümker)附近。![]()
圖注:嫦娥五號在月面上的情形(藝術(shù)圖)
風(fēng)暴洋是月球上最大的月海,南北約2500千米,位于面向地球一面的西側(cè),是一片廣闊的灰色平原,由遠(yuǎn)古火山噴發(fā)形成的玄武巖構(gòu)成。
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圖注:月球正面主要的月海。左上角紅圈就是呂姆克山,也是本次嫦娥五號著陸區(qū)域
所謂的月海,是指月球月面上比較低洼的平原,用肉眼遙望月球有些黑暗色斑塊。因此,月海雖然叫做“海”,但是實際上并沒有水。
呂姆克山以德國天文家呂姆克(Carl L. C.Rümker)的名字命名,位于風(fēng)暴洋北部,是由遠(yuǎn)古火山噴發(fā)形成,底部直徑70千米,最高處比周圍平原高出1.1千米。
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圖注:阿波羅15號宇航員在月球軌道上拍攝到的呂姆克山
科學(xué)家表示,著陸地點的選擇首先要對地形、地貌、光照和通信等因素進(jìn)行綜合考慮,其次為了獲得有獨特科研價值的樣品,還要避開美國和前蘇聯(lián)曾經(jīng)采樣的地區(qū)。
經(jīng)過一番論證,科學(xué)家最終選定呂姆克山脈附近作為嫦娥五號著陸地區(qū),這里存在大約13億至20億年前的玄武巖,獲得這些玄武巖的同位素年齡,將有助于推進(jìn)對月球火山活動和演化歷史的認(rèn)識。
需要強(qiáng)調(diào)的是,采樣并非在呂姆克山上,而是在其附近較平坦的一個地區(qū)。
此前,科學(xué)家通過對美國和前蘇聯(lián)帶回的月球樣品的研究表明,月球上的火山活動在35億年前達(dá)到頂峰,然后減弱并停止。
但通過對月球表面的其他特征觀測表明,某些區(qū)域可能含有最近10至20億年前才形成的火山熔巖,這又說明月球上的火山活動可能停止得相對較晚。
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圖注:NASA月球勘測軌道飛行器拍攝到的呂姆克山
前面我們說到,呂姆克山脈附近存在大約13億至20億年前的玄武巖??茖W(xué)家通過對這些巖石樣本的研究,能夠最終確認(rèn)該區(qū)域火山活動是何時停止的,這將對月球的演化歷史提供最重要的線索。
因此,當(dāng)嫦娥五號把呂姆克山脈附近的樣品帶回地球后,科學(xué)家在實驗室通過對這些樣品進(jìn)行分析,有望解決這個經(jīng)典的難題。
自從11月24日發(fā)射以來,嫦娥五號經(jīng)過112小時的飛行,11月28日才來到月球附近。
嫦娥五號來到月球附近后,點燃3000牛頓推力的火箭發(fā)動機(jī)反推“剎車”,經(jīng)過17分鐘的剎車減速,速度降低到能被月球引力捕獲的程度,成功進(jìn)入周期為8小時的環(huán)月軌道。

圖注:反推發(fā)動機(jī)點火剎車(藝術(shù)圖)
但此時的環(huán)月軌道并不是最終的軌道,只是臨時的橢圓軌道,還要進(jìn)行一次近月點剎車,才能把橢圓軌道變成圓軌道。
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圖注:嫦娥五號第一次剎車進(jìn)入繞月的橢圓軌道,第二次剎車才進(jìn)入圓軌道
11月29日20時23分,嫦娥五號探測器在近月點再次“剎車”,從橢圓環(huán)月軌道變?yōu)榻鼒A形環(huán)月軌道,軌道高度距離月面約200千米。
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11月30日04時40分左右,嫦娥五號的“著陸器和上升器組合體”與“軌道器和返回器組合體”成功分離。
12月1日23點左右,“著陸器和上升器組合體”開始在反推發(fā)動機(jī)的托舉下徐徐落向月面,“軌道器和返回器組合體”則繼續(xù)沿著原來的軌道繞月飛行。
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圖注:嫦娥五號在月面取樣的情形(藝術(shù)圖)
我們知道,美國通過阿波羅計劃的六次載人登月,通過人工帶回來381千克的月球巖石和土壤樣品。前蘇聯(lián)則通過3次無人探測器取回總共330克的樣品。而我們這次要取回至少2千克的月壤樣本,難度還是非常大的。
科學(xué)家對于取樣的難度早有心理準(zhǔn)備,他們在地面上進(jìn)行了各種模擬取樣實驗,最終決定用鉆探取樣和表面抓取取樣兩種形式。據(jù)悉,計劃鉆探取樣0.5千克,表面抓取1.5千克。這些樣品物質(zhì)將裝入上升器中,準(zhǔn)備升空。
這幾天夜幕降臨時,你抬頭看一看月球就會發(fā)現(xiàn),月球正處于其最圓時附近。對于位于月面西北角的呂姆克山區(qū)域來講,正處于清晨時分。
我們知道,月球上的一個晝夜相當(dāng)于地球上的一個月,大約28個地球日。月球由于沒有空氣保護(hù),晝夜溫差很大,白天可高達(dá)127攝氏度,夜晚可低至零下183攝氏度。
理論上講,為了避免晝夜的極端溫差損壞電子器件,嫦娥五號最好要在一個月球白晝時間內(nèi)完成下降取樣和上升入軌的過程。
但據(jù)此前官方透露出的消息看,本次嫦娥五號探測器只需在月面停留48小時。
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圖注:上升器攜帶樣品上升(藝術(shù)圖)
上面我們也提到,嫦娥五號著陸組合體總共在月面只待48小時。這就要求嫦娥五號著陸組合體要在48小時內(nèi)開展月面鉆探取樣、月面抓取取樣、樣品打包以及準(zhǔn)備月面起飛等工作,真可謂是時間緊、任務(wù)重!
這樣,作為吃瓜觀眾的地球人,接下來就會有密集的好戲看了!讓我們拭目以待,為嫦娥五號加油!
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