89个回答

嫦娥六号任务计划今日实施发射任务,首选发射窗口瞄准 17 时 27 分,此次发射将完成哪些任务?

没头脑
3个点赞 👍

首先,期待嫦娥六号任务圆满成功,包括胖五火箭发射、月球轨道转移、月背着陆、月背中继通信、铲取采样、钻取采样、样品封装、月面发射、月球轨道对接、再入地球轨道、返回器着陆在内的一切步骤顺利。

其次,期待嫦娥六号采集到包含前所未见矿物成分,或者元素特殊赋存状态的样品。因为嫦娥六号任务不但是人类首次在月球背面采样返回,而且是奔着月球最古老撞击盆地、深源岩石、苏长岩这三个主要亮点的样品去的。可以说,嫦娥六号选择南极-艾肯盆地中的阿波罗盆地这一“盆中之盆”采样,为的就是尽可能采到与过去不同的样品。


在展开详细阐述之前,有必要介绍一些背景知识:

与嫦娥五号着陆区吕姆克山(Mons Rümker)的年轻地质体着陆区不同,南极-艾肯盆地是月球表面已知最古老的撞击盆地构造,也是太阳系已识别确认的最大撞击盆地。月球南极-艾肯盆地南达月球南极,北抵艾肯撞击坑。嫦娥四号着陆区冯卡门撞击坑,与嫦娥六号着陆区阿波罗盆地南部,均位于南极-艾肯盆地中心偏北位置(不是月球南极)。早在2020-2023年的一系列讨论中,嫦娥六号预选着陆区就暂定为南极-艾肯盆地(South Pole–Aitken Basin,又称南极-艾特肯盆地),并进一步细化为阿波罗盆地的南部边缘。

月球南极-艾肯盆地周边假彩色地形图。蓝紫色区域代表低于月球大地水准面,红橙色区域代表高于月球大地水准面,红色椭圆代表南极-艾肯盆地,洋红色框是嫦娥六号着陆区,白色方框是嫦娥四号着陆区。


月球南极-艾肯盆地周边真彩色影像图。蓝白色椭圆代表南极-艾肯盆地,红紫色虚线圆是阿波罗盆地,橙色虚线框是嫦娥六号着陆区,黄色十字是嫦娥四号着陆区。

嫦娥六号是嫦娥五号的备份星,其任务的主要步骤包括胖五火箭发射、月球轨道转移、月背着陆、月背中继通信、铲取采样、钻取采样、样品封装、月面发射、月球轨道对接、再入地球轨道、返回器着陆。只要成功,不但是人类首次月球背面采样返回任务,而且搭载了国际载荷(包括巴基斯坦立方星,法国氡气探测仪,欧空局-瑞典负离子分析仪,意大利激光角反射器)。

通俗讲,嫦娥五号采集的月壤较年轻,而嫦娥六号将要采集的月壤很可能较古老。正因为此,嫦娥六号样品的主微量元素比例,矿物组合,岩石学特征,与嫦娥五号样品乃至与其他在先采样返回的样品相比,都会或多或少存在不同。

通过遥感探测与嫦娥四号就位探测,南极-艾肯盆地的主要岩石类型为苏长岩,这是一种主要矿物成分为紫苏辉石、富钙斜长石的基性岩(富镁铁,贫硅的岩浆岩)。过去美苏带回的月球岩石、月壤标本中仅发现零星的苏长岩角砾,或成分近似苏长岩的玻璃,未直接发现典型的大规模苏长岩体。而月壤、月岩具有垂向不均一性与区域不均一性,即月球表面物质成分并不是处处相同的,因此如果嫦娥六号着陆区采样点采到了苏长岩,将是对遥感与嫦娥四号就位探测的有力验证,并有助于补充月球苏长岩地质体的成因、岩浆演化信息。

可以预料到的是,嫦娥六号采集的月球样品必然与嫦娥五号、阿波罗、Luna月球样品存在不同,尤其是元素赋存状态、矿物组合、岩石类型、年代学、粒级序、力学性质、电磁学性质、光谱曲线、月壤成熟度的不同。

参考阅读:








那么,在这一区域采样,主要可以解决哪些具体的科学问题?且看下文分解:

主要科学问题一:月球岩浆洋纪-艾肯纪“金钉子”的年代学。

近期正式出版的1:250万月球地质图,将月球地质年代划分为“三宙六纪”。南极-艾肯盆地形成于月球岩浆洋大部分固结,月球初步形成固体月壳的时代,代表月球艾肯纪的开始,也是1:250万月球地质图选择的月球岩浆洋纪/艾肯纪金钉子剖面。又根据撞击坑统计定年,南极-艾肯盆地一带可能分布有月表最古老的岩石。但是,撞击坑统计定年存在较大的误差,此区域的岩石年龄是否真的为42-43亿年?还是撞击坑分布不均等偶然性,导致定年不正确?或者采样点恰好经历过高于锆石封闭温度(约800°C)的撞击事件,或者热变质,或者其它撞击溅射物覆盖,导致古老物质反而保存或出露较少?此次采样返回,不但有利于直接获取月球背面样品同位素年龄,约束南极-艾肯盆地岩石结晶的精确年龄,校正撞击坑统计定年的模型,而且有机会通过南极-艾肯盆地的月壤年代学,约束月壤物源、撞击溅射、翻腾作用等机制。

主要科学问题二:南极-艾肯盆地是否挖掘出并保存月球深部物质?

《Science Advances》等杂志报导称,形成南极-艾肯盆地的撞击事件规模足够大,以至于可能挖掘出了月幔物质。但艾肯盆地形成后,又经历了撞击熔融物分异结晶,晚期重轰炸事件叠加改造,其它撞击盆地、撞击坑溅射物的覆盖与翻腾,因此,月球深部物质包括哪些,南极-艾肯盆地是否挖掘出月球深部物质,南极-艾肯盆地撞击挖掘出月球多深的物质,南极-艾肯盆地如果挖掘出了月球深部物质是否能保存完整,南极-艾肯盆地挖掘出的月球深部物质及其变化产物如何识别,均存在争议。

南极-艾肯盆地北部出露的岩石,既包括苏长岩,又包括与风暴洋克里普地体的克里普岩微量元素比例(例如铀、钍、钾、磷)类似,主量元素含量不同的岩石。克里普岩是月球表面一系列以富集钾、稀土元素、磷为特征的岩石,这但是过去美苏带回的月球岩石、月壤标本中仅发现零星的角砾,未直接发现典型的苏长岩、克里普岩体。苏长岩与克里普岩都认为是在月幔或下月壳源区形成,着陆区采样如果包含这些样品,有一定概率补充对月幔的认识。

主要科学问题三:着陆区的月岩、月壤中是否还存在其它未知的矿物组合?

人类对月球表面成分的认识,除了遥感,就是美苏中采回的约383.5kg月球表面岩石和月壤,以及通过光谱、成分确定的约1300kg月球陨石。上面提到,月球表面物质分布不均匀,过去研究发现了多种月球新矿物,以及一些新的月球岩石类型(例如嫦娥五号月球样品发现了至少三种月球新矿物,七种月球新岩石)。此次采样返回,同样有可能发现过去未曾在月球岩石中发现的矿物。

参考:





主要科学问题四:月球背面月岩、月壤中的水有哪些成因和赋存状态?以及太阳风成因的比例?

月球表面的水赋存状态,包括极地永久阴影区水冰,太阳风注入月壤矿物、玻璃表面形成富水非晶层,以及少量岩浆水(如火山玻璃)和名义含水矿物(如羟磷灰石)。即使根据在先研究估计有2700亿吨,也相比地球上的撒哈拉沙漠还要干燥,水资源成了约束月球基地建设、资源开发的一个瓶颈。以往研究认为月球上的水主要赋存于极区的永久阴影区。但是,最新的研究发现月球非极区向阳面也存在微量的水分子。那么这些水分子是从何而来,又主要富集在哪里?采样任务可能补充相关的认识。

因为月球被地球潮汐锁定,所以有一面恒定朝向地球(此面一般称为正面),会受到“地球风”影响,相对富氧、富水。而实际上根据遥感光谱研究,月球背面虽然不如正面富氧、富水,但也存在少量富氧、富水区域,其成因暂不明确。嫦娥六号如果采集到名义含水矿物,或者样品包含特殊的水赋存状态,将是非同寻常的突破。

主要科学问题五:南极艾肯盆地月岩、月壤中的资源有哪些,怎样利用?

根据过去的研究,月岩中钛铁矿、氦-3、稀土资源极其丰富。嫦娥五号。解决如何利用的问题,可以为未来月球科研基地建设提供更加细化的原位资源利用(ISRU)技术方案。嫦娥六号样品如果发现已知资源的新赋存状态,将是非同寻常的突破。除此之外,对采集地的月壤进行力学、电磁学、热化学、烧结性质研究也是不可缺少的环节,这有助于弄清楚未来应该使用什么挖掘、钻取设备开采,用什么方法分选、冶炼,并有机会预测潜在的设备磨损情况。

主要科学问题六:着陆区苏长岩岩石学研究对月球大地构造成因与演化的约束。

月球正面与背面大地构造与岩石类型存在显著差异。苏长岩是一种月球正面不常见,而月球背面南极-艾肯盆地内较常见的岩石,主要矿物成分为紫苏辉石、富钙斜长石的基性岩(富镁铁,贫硅的岩浆岩)。其成因有多解性,包括深部成因,撞击熔融,镁铁质岩浆在巨型岩浆房层状结晶分异(地球上,南非布什维尔德和山东济南也有这样的苏长岩。),故存在争议。过去美苏带回的月球岩石、月壤标本中仅发现零星的苏长岩角砾,未直接发现典型的大规模连续苏长岩体,已知苏长岩质月球陨石也仅发现一例,不够有代表性。因此,弄清苏长岩成因,有利于弄清南极-艾肯盆地撞击后盆内物质演化机制。

主要科学问题七:月背天文观测。

月球背面既不受地球的电磁干扰,又可以减少地球磁尾与地球风的带电粒子噪声,是针对宇宙射线、射电天文学、超新星、中子星与黑洞形成演化等科学问题展开观测的理想选址。这一任务可以在成功着陆后持续进行一段时间,并在未来月球背面科研站建设中进一步延续和完善。

主要科学问题八:月球背面局部磁场与地球磁尾相互作用研究。

嫦娥五号样品发现了纳米级单质金属铁与磁铁矿等强磁性物质,这与嫦娥五号着陆区弱的月球磁场背景矛盾。过去阿波罗、Luna时代可能因为纳米观测技术不足,也可能因为月球磁场异常主要成因与地球磁尾的磁化有关,而非磁性矿物主导。总之,这一问题还要继续补充与对比磁性矿物与月球磁场分布来研究。

主要科学问题九:月尘带电与静电运动研究。

月球表面的月尘因为摩擦起电、光电效应、压电效应、热电效应、太阳风带电粒子影响,带有电势可观的静电荷(这也是宇航员经过美国旗帜时,旗帜尖端飘动的主要原因之一)。静电会使微米级月尘自发扬起1-2米高,并对设备带来磨损或短路风险。如果是载人登月,则带电月尘不但可能吸附、磨损宇航服等关键设备,而且有可能造成“月球花粉症”等生物毒害现象。带电月尘固然可以带来危害,但也可以加以利用,例如了解不同种类、成分、粒径月壤的导电性、电势、击穿阈值,可以辅助静电除尘或月球采矿。

主要科学问题十:月球背面物质宇成核素与裂变径迹丰度、剖面、比例、成因研究。

宇成核素(例如氦-3,铍-10,碳-14,铝-26,铁-60)是太阳风或空间高能射线的直接产物。了解其产率、丰度、剖面、及母体子体比例,有助于恢复空间高能射线事件(例如超新星爆发、中子星、黑洞、类星体喷流)时序及月表物质暴露年龄恢复,辅助研究月壤翻腾,古代天文事件的气候响应,生物集群绝灭等问题。

主要科学问题十一:撞击体残余物识别与撞击体恢复。

早在嫦娥四号、嫦娥五号的研究中,就分别有碳质球粒陨石与铁陨石残余被发现。嫦娥六号任务仍然有机会发现新类型的撞击体残余。研究此问题可以丰富不同地质历史时期的地外撞击体种类及比例。

主要科学问题十二:月球南极艾肯盆地矿物端元的多光谱、穆斯堡尔谱定标。

大连物化所研制的微型穆斯堡尔谱仪可以辅助。这一载荷虽然仅有不足300克,但是可以辅助研究月球表面铁、钛、铬、锰等变价元素的价态与赋存状态,以及各种赋存状态的比例,为月表化学过程与月壤成熟度提供关键指标校正。

主要科学问题十三:月球次级断裂构造与月背月震活动性。

月球次级断裂构造活动受撞击与月震控制,其中内动力地质作用成因的月震会释放出氡气。法国氡气探测仪可以辅助此课题研究,测量月球表面的氡气及其衰变产物,不但可推断月壤平均裂隙路径长度与速率,优化月球气体输运模型,进一步完善月壤裂隙分布与物理性质认知,而且有机会发现月球南极-艾肯盆地内动力地质作用痕迹。

主要科学问题十四:月球背面水准点建立与测量仪器工程验证。

月球表面没有海洋,其大地水准面不能如地球上人为规定为某地的海平面高程。意大利激光角反射器可以辅助此课题研究。具体的方法参考:


主要科学问题十五:月球背面中继星与月球科研设备测控技术。

着陆于月球背面的探测器,其信号传输有很大的挑战,其中最大的一个就是如何实现与地球的通信。因为月球背面被月球本身遮挡,无法直接接收地球的信号,所以需要借助中继卫星来转发。幸运的是,我们已经有了这样的中继卫星,就是嫦娥四号、六号任务的中继星——鹊桥系列卫星。嫦娥四号任务发射的鹊桥一号中继星已经在月球背面的哈尔滨轨道上运行了多年,为嫦娥四号提供了稳定的通信与数据传输服务,也为嫦娥六号铺平了道路。嫦娥六号前发射的鹊桥二号中继星在整体水平和能力上将有更大提升,作为探月四期的公共中继星平台,不仅为嫦娥六号在月球背面进行月球样品采集任务提供有力的测控通信支持,还将为嫦娥七号和嫦娥八号,以及同时期国外发射的探月卫星提供服务。


老规矩:

1,回复之前阅读全文。

2,注意审题,充分检索,讨论有据。

发布于 2024-05-04 00:28・IP 属地海南
真诚赞赏,手留余香
还没有人赞赏,快来当第一个赞赏的人吧!
杨溢
自由评论 (0)
分享
Copyright © 2022 GreatFire.org