嫦娥六号成功的把月球背面土壤带回了家,可让很多人都想不到的是,嫦娥六号又杀了个“回马枪”,进行了二次落月。

所谓的二次落月究竟是怎么实现的?为什么嫦娥六号要进行二次落月呢?

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上升器完成往返任务

上升器完成往返任务

其实嫦娥六号虽然是一个整体,但却被分为了两部分,一个是“着上组合体”,一个是“轨返组合体”。

落在月球表面,并挖取月壤的,是“着上组合体”。名字很奇怪,其实就是着陆器和上升器的另一个名称。

就在这一组合体到达月球表面时,在距离月球高度约210公里的轨道上,轨返组合体一边绕着月球飞行,一边近距离欣赏着月宫全貌。

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轨返组合体也是两个部件,一个是轨道器,另一个则是返回器。加上落月的着上组合体,这边是嫦娥六号整体的4个关键部件。

值得一提的是,6月3日那天,着上组合体在月宫上拍了一张全身照

因为是第三人称视角拍摄的,能够看到两个关键组件的全貌,网友看后还有点奇怪,难不成是月宫嫦娥帮它俩拍的照片?

倒也不是,照片是组合体自拍的。原来,着陆器上携带着一台能够移动的照相机

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当着陆器和上升器到达月球表面,照相机随机被释放到月球表面,它移动了一段距离后,以第三视角拍摄了那张照片。

照相机的核心部分,是航天科技集团五院研制的智能微小机器人

它被安置在着陆器的外部侧面,之前着陆器完成了采集月壤的任务后,微小机器人就自动和着陆器分离了。移动到合适的位置后拍下了照片。其整体很小且重量只有5公斤左右

但它各种功能齐全,尤其是智能化水平,相比以往的设备有着显著提升。

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微小机器人和着陆器,完成落月后,就一直留在了月宫上。采样也就是俗称的挖土,则是着陆器上携带的设备在进行。等到土挖好以后,还得有上升器将样品送到特定的位置。

原本,着陆器和上升器是组合在一起的,不自动分离的话,两个几乎是一个整体。月壤样品被装载到上升器里后,这个组件和着陆器分开,随之开始上升。

这便是上升器离开月球表面,返回月球轨道的过程。

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按照实际高度和预定的时间,上升器的飞升过程需要6分钟左右。月球没有大气层,不存在摩擦,所以短短几分钟,它便能进入目标轨道。

此刻它的具体轨道距离为近月点15公里,远月点180公里。到达这一区域后,上升器还没有到达指定位置。因为,轨返组合体此刻还在更远更高的距离处。

那上升器为何到达一定的距离位置后要稍作停留呢?

它需要修正方位,进行轨道机动。

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而这个过程,也要持续大概4分钟左右。直到完成了这个动作后,上升器才能和轨返组合体慢慢相遇

这时候,两者距离月球表面的高度大约为210公里

接下来在绕月轨道上,上升器就要跟轨返组合体进行合体了。

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为避免碰撞需轻轻接触

为避免碰撞需轻轻接触

嫦娥六号组件的组成材料,相对于普通材料虽然很轻盈,但如果高速运转下发生碰撞,依然会“粉身碎骨“。

此刻,上升器和轨返组合体已经处于同一个轨道上,如果没有有效措施的话,两者在发生碰撞后,体型大的轨返组合体,甚至能把体型较小的上升器撞离轨道

而科学家在此之前,已经做好了充足的预案。在技术的加持下,随着两个部件越来越靠近彼此,他们并不会发生常规意义上的碰撞。

体型较大的轨返组合体,能以一种软性的技术方式,轻轻地将上升器捕获。接着,前者又能将后者跟自身的躯体很好对接。

科学家将两者的合体,形象称之为“握手”与“抱紧”

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整个过程,虽然是在绕月飞行的情况下完成的,但所需时间只要21秒。其中,轨返组合体将上升器一把抓住,仅仅需要1秒。接下来10秒时间,可以校正彼此位置,剩下的10秒则是“合体”时间。

整个过程精确到秒,也就意味着中间不能出现任何差错。而这一系列行云流水般的动作,都是远在38万公里外的地方完成的

所以你可以想象一下,其中运用到的技术究竟有多精妙和高超。

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而且,合体仅仅是第一步。

而且,合体仅仅是第一步。

上升器从月球表面返回轨道上,它的主要任务,是要将月壤交给轨返组合体

所以接下来的交付工作才是重头戏。

由通道进入返回器

轨返组合体,一个是轨道器,一个返回器。你可以将轨道器理解成为辅助,返回器则是要真正返回地球的部件。

这样一来,上升器里装载的月壤,就要全部转移到返回器里才行。

具体怎么操作呢?科学家也早已提前想好了对策。

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在上升器和返回器各自内部,有一组传送和转移装置。这一装置可以对接,接下来装有月壤的容器,就能通过该装置转移到返回器内。

听上去很简单,但整个过程依旧是在运动中完成的。而且对接后的转移装置空间狭小,科学家介绍那只是一个200到300毫米的通道

整个过程,装有月壤的容器是被自动转移的。待接近返回器后,利用设备将容器抓取,最终放置到返回器内部。只有完成了这一步,上升器的任务才算是彻底完成了。接下来,就是上升器去留的“抉择”时间。

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重新返回月球

按照我国科学家的设计,上升器需要和轨返组合体分离,然后重新返回月球。在重新返回月表的过程中,上升器并非是以自由落体的方式掉落的。

它是以动力且受控制的方式冲向月球,最终和月宫嫦娥来一个“亲密拥抱”——撞击。至于有人问为何要采取这种方式结束使命,单纯只是一种选择罢了。

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因为从整体来看,如果把上升器再次带返回地球,那它势必就会增加返回器整体的重量。

如此一来,科学家在设计的时候就要提前规划预案。而在以往中外的探月经验中,这一组件都是不带回来的。因为不带回来的性价比要优于带回来

既然不带回来,接下来便是上升器留在月球的选择。除了重返月球表面,它实际上还可以绕着月球继续运行。

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最终的结果,也是在失去动力后,在月球的牵引下坠落

还有一种情况,那便是远离月球轨道飞入深空。它会飞向哪里同样不得而知,有可能会飞的很远,也可能是跟别的小行星碰撞而变成破碎的尘埃。

上述两种情况,都可成为上升器的最终归宿。

而我国则是给它安排了另一个归宿,即下落撞向月球。

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210公里的高度,以动力而非自由落体的方式撞下来,即便没有粉身碎骨,也会成为废品一个。但不管怎么样,它永远留在了月球上,和嫦娥永世相伴了。

就在上升器重返月球时,轨返组合体则要随时准备离开月球轨道,踏上回家的茫茫征程。

回家过程要持续20天左右

回家过程要持续20天左右

上升器和轨返组合体再次分离后,后者并不会马上离开月球轨道

因为,它需要等待一个合适的时间点,才能等来一个合适的回家距离。

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在绕月等待的过程中,至少需要14天左右。因此按照时间推算,现在的轨返组合体,依然在绕月轨道上一圈一圈的运动着。当合适的时间节点到来后,组合体将会进入月地转移轨道。

月球是地球的卫星,两者间的角度在变化,产生的引力也在变化。而轨返组合体回家,借助的正是最合适的角度以及产生的引力。就这样,等14天左右的绕月结束后,还需要再进行5天的飞行,这时候才真正靠近了地球。

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说是靠近,但此时轨返组合体和地球的距离,依然达到了5000公里。这时候,轨道器和返回器就要告别了。

轨道器的使命已经完成,它同样不再返回地球,而是独自留在了太空。可能有人会说,好不容易往返走了这么多的距离,就把它再带回来呗。

如果真这么做的话,那么接下来在重返大气层的过程中,会增加太多的不确定性

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而为了弥补不确定性带来的风险,又需要科学家提前进行一系列准备。这样一来,不但整体的研发和制造成本会提高,而且风险还不一定能降低到最小。

换言之,采取上述方式,都是经过了无数验证和研究后的最优解。等到轨道器和返回器分离后,后者就要带着月壤真正的回家了。

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结语

结语

返回器会在何时的时机,以半弹道跳跃式的方法进入大气层。接下来就是它的自由落体时刻。

落点和轨道都提前进行了计算,它最终会降落在四子王旗的着陆场。至此,嫦娥六号的探月任务才算完成。

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下面,我们就静静等待着它带着月壤回家吧。