玉兔二號(hào)影像圖。
新華社發(fā)
癸卯兔年已至，距離地球約38萬公里之遙的月球上，一只“玉兔”也在忙碌地工作著。
2019年1月3日，中國探月工程四期首次任務(wù)——嫦娥四號(hào)探測器搭載著玉兔二號(hào)月球車，在月球背面順利著陸，人類歷史上首次實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸和巡視勘察。如今，玉兔二號(hào)工作已超過4年，累計(jì)行駛近1500米，對(duì)外發(fā)布各級(jí)科學(xué)數(shù)據(jù)超過940.1GB。“玉兔”的探索成果，不斷深化著人類對(duì)月球的認(rèn)知。
今年，中國將全面推進(jìn)探月工程四期，月球上的“玉兔”將迎來更多新的訪客。
玉兔二號(hào)超期服役
兔年新春前夕，玉兔二號(hào)月球車和嫦娥四號(hào)著陸器相繼完成自主喚醒，迎來第51個(gè)月晝工作期。1月21日，國家航天局公布了玉兔二號(hào)最新工程圖片。圖片上，玉兔二號(hào)行進(jìn)留下的車轍印清晰可見，車轍印旁，有一個(gè)直徑約5米的撞擊坑。
據(jù)專家介紹，玉兔二號(hào)攜帶的導(dǎo)航相機(jī)，可以對(duì)月球進(jìn)行拍照成像。地面上的科研人員據(jù)此還原出月球表面的數(shù)字影像圖，判斷出月面地形的具體情況，如撞擊坑的寬窄、深淺，石塊的大小、距離等信息，進(jìn)而按照月球車的越障和爬坡能力，規(guī)劃出安全行駛的路徑。
玉兔二號(hào)是中國第二輛月球車。2013年12月15日，玉兔二號(hào)的“姐姐”玉兔號(hào)跟隨嫦娥三號(hào)抵達(dá)月球表面，并于2016年7月31日超額完成任務(wù)后“退休”。如今，作為迄今月球上唯一仍在運(yùn)行的月球車，玉兔二號(hào)已“超期服役”。目前，玉兔二號(hào)在位于著陸點(diǎn)的西偏北方向，直線距離約800米左右的位置，月球車和車上科學(xué)載荷的狀態(tài)一切正常。
玉兔二號(hào)的探測首次揭示了月球背面著陸區(qū)域地下40米深度內(nèi)的地質(zhì)分層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)地下物質(zhì)由低損耗的月壤物質(zhì)和大小不同的大量石塊組成。這一研究成果對(duì)于了解撞擊過程對(duì)月表的改造、火山活動(dòng)規(guī)模與歷史等具有非常重要的意義。
在月球上，一天的時(shí)間相當(dāng)于地球上的27天左右，其中白天和夜晚各一半。在月夜期間，月表月壤的溫度將降到零下190攝氏度左右。如果在此極端環(huán)境下堅(jiān)持工作，月球車及其搭載的科學(xué)設(shè)備極易受損。因此，兔年春節(jié)過后，隨著月球進(jìn)入月夜，玉兔二號(hào)與嫦娥四號(hào)探測器再度進(jìn)入休眠狀態(tài)。玉兔二號(hào)按照預(yù)定策略行駛到休眠點(diǎn)，將車頭轉(zhuǎn)向南，收攏桅桿和一側(cè)太陽帆板，蓋好“小被子”，等待著下一次月晝的辛勤工作。
月壤研究成果頻出
2020年12月17日，嫦娥五號(hào)首次實(shí)現(xiàn)地外天體采樣返回。為了開展科學(xué)研究，中國已5次向國內(nèi)外科研單位分發(fā)共計(jì)198份樣品。“嫦五”帶回的1731克月球樣品不斷迎來新發(fā)現(xiàn)，揭曉更多關(guān)于月球的秘密。
近日，在第一屆嫦娥五號(hào)月球樣品研究成果研討會(huì)上，一系列原創(chuàng)性成果得到系統(tǒng)性展示。據(jù)了解，嫦娥五號(hào)月球樣品發(fā)放以來，相關(guān)研究已有50多項(xiàng)成果在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表，推動(dòng)中國月球科學(xué)研究進(jìn)入國際前沿。
核工業(yè)北京地質(zhì)研究院通過對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品進(jìn)行詳細(xì)研究，在14萬個(gè)月壤顆粒里找到了一個(gè)可以解結(jié)構(gòu)的嫦娥石顆粒，由此發(fā)現(xiàn)了一種全新的礦物質(zhì)，并將其命名為“嫦娥石”。這是中國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)月球新礦物，我國也由此成為世界上第三個(gè)在月球發(fā)現(xiàn)新礦物的國家。
研究表明，嫦娥石形成于不同的環(huán)境和條件，通過研究其形成條件，可以為分析月球巖漿演化提供線索。這不僅體現(xiàn)了中國現(xiàn)代科技和工程技術(shù)水平，也是中國人對(duì)人類開展月球研究和深空探測的貢獻(xiàn)。
2021年，中國科學(xué)家對(duì)嫦娥五號(hào)玄武巖的研究，證實(shí)月球火山活動(dòng)可以一直持續(xù)到20億年前。月球火山活動(dòng)為什么持續(xù)如此之久？中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，與古老的阿波羅低鈦玄武巖相比，年輕的嫦娥五號(hào)玄武巖的初始巖漿含有更高鈣和鈦，可能因?yàn)樵磪^(qū)含有更高的巖漿洋晚期形成的單斜輝石——鈦鐵礦堆晶體，導(dǎo)致月幔熔點(diǎn)降低，誘發(fā)年輕火山的形成。這項(xiàng)工作量化了月球內(nèi)部緩慢冷卻的熱演化過程，為“月球年輕火山成因”這一重要科學(xué)問題提供了全新的解釋。
探月四期全面推進(jìn)
今年，中國將全面推進(jìn)探月工程四期，規(guī)劃包括嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)任務(wù)。
中國工程院院士、中國探月工程總設(shè)計(jì)師吳偉仁介紹，嫦娥六號(hào)有望從月球背面采集更多樣品，爭取實(shí)現(xiàn)2000克的目標(biāo)；嫦娥七號(hào)準(zhǔn)備在月球南極著陸，主要任務(wù)是開展飛躍探測，爭取找到水；嫦娥八號(hào)準(zhǔn)備在2028年前后實(shí)施發(fā)射。嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)將會(huì)組成月球南極科研站的基本型，有月球軌道器、著陸器、月球車、飛躍器以及若干科學(xué)探測儀器。
吳偉仁說，中國還將與其他國家開展國際合作，在2035年前建成國際月球科研站，進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)、聯(lián)合勘察、數(shù)據(jù)共享、共同管理。同時(shí)，以月球?yàn)橹饕?，建立集?shù)據(jù)中繼、導(dǎo)航、遙感于一體的月球互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)月球上的資源和探測器實(shí)行有效管理。
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多國競探月“玉兔”不孤單
作為距離地球最近的天體，月球是人類開啟“星際時(shí)代”的第一站。從繞月探測器、無人月球車到載人登月，人類對(duì)月球的探索不曾止步。
“玉兔二號(hào)”今年或?qū)⒉辉俟聠?，另一?ldquo;白兔”將前來月球相伴。日本企業(yè)“i太空公司”的月球表面探測項(xiàng)目“白兔-R”1號(hào)任務(wù)的著陸器計(jì)劃4月在月表的阿特拉斯隕石坑軟著陸。該著陸器載有阿聯(lián)酋穆罕默德·本·拉希德航天中心的月面探測車“拉希德”和日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的可變形月面機(jī)器人等。
去年年底進(jìn)入繞月飛行軌道的韓國首個(gè)月球軌道探測器“賞月”號(hào)最近向公眾展示了它近距離“看到”的月球。“賞月”號(hào)近期發(fā)回的照片中，遠(yuǎn)景地球與近景月球表面同框，就像在月球上欣賞“地出”一般。“賞月”號(hào)將在月球上空100公里高的軌道執(zhí)行為期1年多的探測任務(wù)。
美國航天局的小型衛(wèi)星“月球手電筒”今年也將進(jìn)入繞月軌道，利用紅外激光脈沖從月球南極永久陰影區(qū)的隕石坑內(nèi)尋找水冰。此外，美國航天局新一代月球車“揮發(fā)物調(diào)查極地探索車”（VIPER）的研發(fā)正在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。該月球車與高爾夫球車大小相當(dāng)，計(jì)劃2024年在月球南極著陸，在那里執(zhí)行為期100個(gè)地球日的探索月球水冰資源任務(wù)。VIPER是美國重返月球的“阿耳忒彌斯”計(jì)劃重要組成，后者旨在最早于2025年將美國宇航員再次送上月球。
自確認(rèn)月球存在水冰以來，其含量能否支撐人類在那里進(jìn)行長時(shí)間探索活動(dòng)一直是未知數(shù)，VIPER將回答“水冰在哪里”及“有多少可用”等問題。為執(zhí)行該任務(wù)，VIPER將攜帶多種科學(xué)儀器，包括鉆頭以及可檢測水中氫原子的光譜儀等。
還有多個(gè)國家今年將推進(jìn)月球探索任務(wù)。印度“月船3號(hào)”探測任務(wù)幾經(jīng)推遲后暫定今年發(fā)射，再度嘗試將著陸器和月球車送往月球南極。俄羅斯也計(jì)劃今年把“月球25號(hào)”探測器送到月球南極勘察水冰資源并驗(yàn)證軟著陸技術(shù)。它們承載著人類的智慧與好奇，共同為揭示月球的秘密而努力著。
據(jù)新華社電
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