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 嫦娥六號登月任務及攜帶的外國探測器 |
| 時事評論｜政治 2024/05/03 13:15:58 |
嫦娥六號登月任務及攜帶的外國探測器 一、嫦娥六號登月任務
依據法國媒體報導，中國的探月計畫步履穩重且生氣勃勃，嫦娥登月分為八次任務： 2007年和2010年的嫦娥一號和二號只是繞月飛行的軌道飛行器，隨後在2013年和2018年，嫦娥三號和四號搭載玉兔號月球車在月球軟著陸。接著在2020年和2024年執行嫦娥五號和嫦娥六號的兩次月球採樣返回任務。未來計畫在2026年執行嫦娥七號和2028年執行嫦娥八號登月任務，兩個重型探測器由多級重型飛行器組成將成為人類月球基地的先導。嫦娥六號是嫦娥五號的複製品，可以作為嫦娥五號發生故障時的備份。但嫦娥五號任務取得圓滿成功，將目前正在分析的1,731 克月球土壤樣本帶回地球，中國在法國馬克龍總統 2023 年 4 月訪問北京期間捐贈法國1.5 克月壤樣本。繼嫦娥四號在月球背面進行第一次歷史性登月以及嫦娥五號的成功取樣後，中國計劃用嫦娥六號在月球背面進行第一次取樣返迴，工作期間約53天。事實上，所選地點位於大型艾特肯盆地內，也稱為SPA（南極艾特肯盆地）。用盆地一詞而不是隕石坑意味著形成這個 2,500 公里長隕石坑（太陽系最大隕石坑之一）的小行星穿過地殼並到達月函(月球內部構造分為地殼、地函和核心)，因此，嫦娥六號的目標是首次收集 可能來自地函的樣本，同時也收集月球高原的噴射物，以及2.4至34億年前發生在月球背面的火山活動中的玄武岩，這些樣本能讓我們更了解月球的整體組成，更能理解其可相遇和隱藏面之間的二分法，並改進行星表面的測年方法。更精確地說，嫦娥六號將在直徑490公里的阿波羅隕石坑以南、南緯43°、西經154°著陸。 這次任務的火箭從海南島的文昌基地發射，直接射向月球的軌道。經過四天半的巡航後，它在盡可能靠近月球的途中通過主發動機點火進入距離月球200公里的橢圓軌道。在接下來的1至3週內，嫦娥六號將逐漸圓化其軌道，直到在高度約200公里處變為圓形並傾斜43°，以便通過選定的登月地點上空。登月日期是根據各種參數作選擇的，包括探測器將在地面上時的當地太陽狀況。事實上，當地太陽時的首選時間是上午10點至11點左右，以便在登月期間有識別障礙物所需的陰影。5月底或6月初，探測器將分為兩個運載器：軌道器和著陸器，著陸器將其近月點降低至15公里，略高於最高的月球山脈。從這個軌道出發，探測器將點燃引擎並開始自由落體下降，這將持續約十五分鐘，過程是完全自動。探測器的計算機將飛行參數與記憶體中的理論參數進行比較，並在此基礎上調整其軌跡。嫦娥六號機載有避障程式。探測器到達距地表幾十公尺的地方後，會穩定下來並拍攝地面影像，以識別危險的障礙物或過大的斜坡。然後，計算機確定著陸點並執行到達著陸點的操作。此過程的困難在於，它的引擎會產生潛在危險的水平行駛速度，並且必須在著陸時中止。嫦娥六號落地後，必須在48小時內完成其任務，這是執行取樣所需的時間。它將用機械手臂收集樣本（約 1,500 克），並進行長達 2 公尺的鑽探，以便在深處（約 500 克）回收樣本。月球缺乏大氣層，因此不斷受到來自太陽的各種宇宙輻射（太陽風、噴發）和銀河系的轟擊，以達到最高能量。後者穿透地面達一米，因此有興趣收集不受這種輻射影響的樣本。 二、嫦娥六號攜帶的外國儀器 除中國科學儀器和樣本採集裝置外，嫦娥六號還攜帶三台外國儀器及一個奈米衛星。巴基斯坦開發的立方體形狀奈米衛星將被發投入月球軌道。儀器包括由法國圖盧茲天文物理學和行星學研究所和法國國家太空研究中心開發的DORN氡氣探測器。這是法國儀器首次登陸月球，氡氣偵測將使追蹤月球上水和鈾的存在成為可能。另外兩個外國儀器是義大利的INRRI雷射反射器(用於精確確定未來月球軌道器的軌道)，及瑞典的NILS儀器(用於測量表面反射負離子的)。由於各國科技水平不同，較受重視的是法國儀器。為何嫦娥六號要攜帶其他國家設備，主要是政治考量增加中國影響力。DORN（氡氣釋放檢測）是一種由矽探測器製成的阿伐粒子光譜儀，可測量氡氣的放射性衰變。該計畫由法國圖盧茲天文物理學和行星學研究所的 Pierre-Yves Meslin 負責科學負責，他是法國國家太空研究中心 (CNES)專案管理下的專案經理。氡是一種具放射性的惰性氣體，有氡-222、氡-220及氡-219三種同位素，其中半化期3.8天的氡-222最為重要。氡氣可作為月球地殼脫氣的理想示蹤劑，它為月球的外逸層提供能量，月球外逸層是由這種脫氣以及太陽風和微隕石轟擊造成的極其脆弱的動態大氣。已經在月球周圍的軌道上（阿波羅 15 號和 16 號、月球勘探者號和輝夜號）檢測到了氡氣，但從未在月球表面檢測到過，而且以往偵測靈敏度比DORN 低。氡氣可以從月球底土中釋放出來，擴散或通過其他氣體輸送到月球表面，在那裡它會分解並在月球表面沉積其放射性產物釙，也將被測量。它及其後代核種衰變時伴隨著高能量阿伐粒子（數百萬電子伏特或兆電子伏特）的發射，這些粒子可以被 DORN 儀器檢測到。DORN 儀器將研究月球脫氣和風化層中氣體的傳輸、在外逸層中的傳輸、風化層塵埃的傳輸，並回到月球中的鈾含量。嫦娥六號收集的樣本也可以在實驗室進行分析，這些分析可以與 DORN 在月球環境中直接測量的結果進行比較。DORN儀器代表中法在太空科技合作上邁出一大步，也標誌著法國能與登陸月球沾邊。 自從美國阿波羅任務以來，人們知道月球有一個外逸層，也就是其表面的一層薄薄的氣體。這個外逸層來自太陽風粒子、撞擊月球的隕石，也來自月球本身的脫氣。然而，氡氣只能來自月球。因此，DORN的目標是測量月球外逸層中的脫氣比例以及該環境中的氣體傳輸。懸浮在月球外逸層中的氡氣將轉化為另一種元素釙，如果月球塵埃在移動，它就會受到干擾。嫦娥六號著陸前，DORN將在月球軌道上運行。法國說服中國人在繞月軌道上啟動DORN儀器，將進行氡氣測繪，在對該地區進行更精確的測量並比較本地和全球之前，對月球有一個了解。DORN是安裝在月球登陸器壁上的阿伐粒子光譜儀。這是一種被動儀器，等待氡衰變時的阿伐粒子到達探測器時，四個探測器將指向天空和地平線，另外四個探測器將朝向地表傾斜以測量釙。
三、嫦娥六號國際意義非凡
在月球上停留 48 小時後，嫦娥六號上升艙將帶著珍貴的月壤樣本起飛，在月球軌道上與軌道飛行器會合，然後樣本被轉移到返回艙內。然後模組被釋放，軌道飛行器開始機動以延長其軌道，直到進入其返回軌道。三天后，太空艙被釋放到地球。它以超過 11 公里/秒的速度重新進入大氣層，下降到60公里後上升到約 100-140 公里，降落傘在內蒙古四子王旗著陸。2024年3月20日，中國已將鵲橋二號中繼衛星送入月球軌道。這台1.2 噸衛星是之前鵲橋一號的更有效率版本。它將被放置在最佳化的軌道上，以確保遠側和南極的中繼功能。嫦娥六號之後，中國將以大型月球登陸器嫦娥七號和八號瞄準南極。除此之外，中國也宣布希望在南極建立一個自動化研究站（ILRS），開放給國際合作。嫦娥計劃雄心勃勃，迄今為止正在進行中，並取得了不可否認的技術成功。同時，中國載人計劃計劃在未來十年內將航太員送上月球。
嫦娥六號的發射不僅是人類歷史上第一次到月球背面取樣，更同時推動了國際間的太空合作，這是中國航天工程綜合發展的新階段。嫦娥六號任務工程總體發射場工程技術組組長胡震宇指出，嫦娥六號發射具有重大意義，這次發射中工程團隊應用了「窄窗口多軌道」發射技術，為火箭在連續兩天、每天50分鐘的窗口內，設計了10條奔月軌道，確保火箭能夠順利發射。嫦娥六號將到月球背面南極艾特肯盆地，進行形貌探測和地質背景勘察等工作，去發現並採集不同地域、不同年齡的月球樣品帶回地球。南極的艾特肯盆地是月球三大地體之一，是月球上最古老、最深的撞擊坑盆地，具有重要的科研價值。此外，這次登月任務也實現了國際太空合作探索的長遠意義。中國與歐洲太空局以及法國簽訂了備忘錄，嫦娥六號搭配了歐洲的儀器，嫦娥六號是中國和法國第一次的航天合作。中國第四階段的探月工程目標是要在月球建立科研站，嫦娥六號會會搭配長征五號運載火箭，該火箭是中國目前運載能力最強的火箭，這次任務的火箭總長約60米，重約870噸並搭配四個推進器，將嫦娥六號送上月球。
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