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38万公里之外遥控“挖掘机”,中国如何解决世界难题

这次嫦娥六号承担的任务,是去38万公里之外的月球背面采样返回。38万公里有多远?如果我们乘坐高铁去月球,以300公里左右的平均时速,大约需要53天才能到达。嫦娥六号任务,相当于在38万公里之外遥控一台月球“挖掘机”,难度之大在人类历史上前所未有。中国航天人是怎么来解决这个世界级难题的呢?

6月2日早晨6时23分,嫦娥六号着陆器和上升器组合体,成功着陆于月球背面南极-艾特肯盆地的预选着陆区。着陆成功,只是完成了这次月面工作任务的关键第一步,马上要进行的采样任务,更为艰巨。

根据嫦娥六号拍摄传回的着陆区影像图,在中国航天科技集团五院的地面实验室里,科研人员迅速地还原了着陆点周围的地貌。还原后的地貌,要求跟嫦娥六号在月球表面的着陆区完全一致。

这里也被称为嫦娥六号的“预训练场”。因为落月后,嫦娥六号并不是直接开始取样,而是要先通过在这里进行试验验证,并把操作指令上传到月球后,才开始实际采样。

在现场记者注意到,采样封装分系统副主任设计师金晟毅拿着一个小本子,一直在反复地翻。

中国航天科技集团 金晟毅:本上记录了我们之前历来所使用的一些经验教训和一些理论依据,对我们的参考作用是非常明显的。

记者:38万公里之外遥控“开挖掘机”,有多难?

中国航天科技集团 金晟毅:难度其实肯定是非常大的,毕竟也是人类首次,但是熟能生巧,我们都有验证器,在验证器基础上,我们经过了成百上千次的这种反复演练练习,所以说才会比较有信心去执行这样的任务。

在这群年轻的面孔中,记者发现了一位熟悉的老航天人:中国科学院院士叶培建。2004年,我国探月工程立项,当时已经年近60岁的叶培建担任“嫦娥一号”卫星总设计师兼总指挥。20年来,“嫦娥”工程的每一次任务,他从未缺席。嫦娥四号着陆月球背面,嫦娥六号去月背采样,都是他最先提出来的。

中国航天科技集团 中国科学院院士 叶培建:到(月球)背面采样,这是世界的第一次。我们中国科学家如果最后能够拿到月背采回的月壤来做科学研究,这将会出很多科技成果。航天的产品有这么一个特点:一次成功不代表次次成功,我们要次次成功,还是要付出很大的努力的。

钻取过程持续了约3个小时,获取了月球背面不同深度的月壤样品。

嫦娥六号任务副总设计师 王琼:我们是希望获得月壤以下一定深度的样品,并且保持它的层序,科学家们能够对它开展研究,能够研究月面以下的样品的信息更加丰富。

与钻取不同,表取是使用机械臂,通过表面铲取的方式来采集月球样品,实现多点的自动采样。为此,科研人员设计了十多个表取采集点位。

这次月背采样,由鹊桥二号中继星提供通信支持。跟嫦娥五号相比,中继星支持地月之间联系的时间,由48小时缩短到40小时。任务时间缩短,也让嫦娥团队要设法提高采样效率,跟嫦娥五号比,嫦娥六号在智能化和自主化方面有了很大的改进。

中国航天科技集团 马如奇:采样任务从一开始的时候,只要是你发一条指令,然后它就把整个任务都给连贯起来了,然后比如说像我们的触月、采样,然后到放样,整个过程中只需要一条指令把它就全给连起来全部执行了。有很多中间状态的一些遥测参数都不需要人工去判读,智能化的软件在后面就可以判读了,这样的话就效率提高了。

从月面传回的监控录像上看,表取采样的过程看似波澜不惊,但实则不少操作都惊险万分。表取过程中,就遇到了难题。

中国航天科技集团 贾晓宇:今天出现了一个光线比较差的情况,导致我们准备的A方案实际上当时精度已经达不到要求了。

贾晓宇在任务中负责的是图像分析和机械臂的精调。尽管做足了各种准备,但降落点月面光线比预想的暗,影响了采样过程机械臂操作的判读。经过反复精调,机械臂的铲挖精度终于恢复到了正常水平。

中国航天科技集团 贾晓宇:我当时一点都不慌,因为其实除了那种方法,我们还备了另外两种方法进行调整,只是可能代价是时间稍微长一点,但是其实我当时心里是非常有底的。

中国航天科技集团 金晟毅:虽然说是看起来很惊险万分,实际上对我们来说也是十拿九稳的一件事情。因为我们做过很多的验证测试,我们可靠性都能达到非常高的一种水平。

让航天人意想不到的是,表取结束后,月面出现了一个“中”字。

中国航天科技集团 贾晓宇:最开始选采样点只是根据表面看到的图形选出来的,铲挖的时候再翻出一些新的感兴趣的样品来,然后我们会根据翻出来的样品来动态调整我们采样点的位置,“中”字的斜的收笔和“中”字的头部其实就是这样产生的。本来我们可能除了“中”字之外还会多铲几铲,但是最后发现“中”字的最后一笔形成以后,正好这个样品容器也几乎要满了。各种意外催成了一个“中”字的产生,可能是注定中国要在月球上留下自己的印记。

(总台央视记者 崔霞 文为明 王刚)

 
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