去月球“吃土”,它做到了!看探测器首次月球取样返回

来源:中国宇航学会发布时间:2019-11-21

当时国际上对月球16号的关注非常少。没有人意识到月球16号将会取得怎样卓越的技术成就。

  1969年7月13日发射的月球15号探测器之后在月球危海撞成碎片。而3日后发射的阿波罗11号则实现了人类首次登月。没人知道,月球15号的失败导致苏联试图以第一个自动月壤采样探测器来超越阿波罗工程的计划受挫了。

  

月球15号探测器

  1970年9月12日,经过了质量重新验证计划的月球16号发射升空。它承载着前任的使命,将飞至月球“吃土”并回到地球。

  

月球16号探测器

  让人感到遗憾的是,与月球15号受到了高度关注不同,当时国际上对月球16号的关注非常少。没有人意识到月球16号将会取得怎样卓越的技术成就。

  赶路3天,月球16号终于来到了月球附近,开始绕月飞行。又过了两天,月球16号开始月面软着陆。首先,月球16号点火制动,开始向月面降落。同时,探测器使用高精度雷达扫描月球表面,测量距离和下降速率。

  然后,发动机停止点火,月球16号开始自由落体运动,快速下降,速度达到215m/s。自由落体6分钟后,在距离月面600m处,发动机再次点火,为探测器降速。

  当月球16号距离月面20m,制动发动机停止点火,微调发动机启动,开始为探测器调整姿态。距离月面2m时,微调发动机关闭,月球16号以2.5m/s的速度静静着陆月球。

  

月球16号落月示意图

  落月过程非常平稳,四个着陆垫板也只是轻微地振动了几下。月球16号着陆在了丰富海,尽管周围石头很多但十分平坦,只有为数不多的小撞击坑,适宜探测器活动。

  让人意想不到的是,月球16号这次落月是在月夜进行的,伸手不见五指,整个降落过程都看不见月面。在多普勒伽马射线测量仪的帮助下,月球16号安然无恙地着陆了。

  之后,地面测控站收到了很强的信号,苏联宣布实现了第三次月面软着陆,但没有提到此次任务将收集月壤样本并返回。

  与此同时,月球16号正伸出一根90cm长的钻臂,就像从支架上伸出来的牙医钻头一样。这个采样钻头非常灵活,可以抬起110°,旋转180°,钻入最深可到达钻下35cm深。

  

月球16号的钻头非常灵活

  月球16号开始采样工作,7分钟后,钻头已来到了35cm深处的月壤。随后,收集到的月壤被放入一个与钻头相连的容器。在月球16号收回钻头后,将月壤压进球形返回舱的密封舱中,之后密封舱关闭,探测器完成采集取样。

  接下来就是返回地球了。为了正常降落在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场上,月球16号需要在特定的时间段里起飞。于是,在月面耐心等待26小时25分钟后,月球16号上升发动机根据地面指令点火,启程返回地球。

  

月球16号落月返回过程

  而下降级则永远留在月球上,提醒着后来者曾经有过这样一次短暂的访问。

  

留在月球上的下降级

  飞行3天,月球16号回到了地球附近,它的返回舱在距离地球48000km处与仪器舱分离,以11km/s的速度进入了地球大气层。在返回的过程中,返回舱打开了主降落伞并发出了搜索信号。而此时,大批的苏联军人、航天工程技术人员以及搜索队员正在地面上殷切地等待着月球16号的归来。

  

月球16号回收

  月球16号安全返回后震惊了世界,这表示苏联掌握了无人月球取样返回技术。这项技术能够以远低于阿波罗工程的成本进行探月,并且不需要航天员用生命来冒险,探测器还能够着陆到月球的任何地方。

  尽管无人探月有诸多好处,但它也有许多缺点,不能够代替载人探月。在此次任务中,月球16号取回了105g月壤,这与阿波罗工程相比微不足道,因为阿波罗工程中每次任务都会带回20kg以上的月壤样本。并且,月球探测器的搜集与选择月壤样本的能力也远远不及航天员。

  

月球16号采集的月岩

  参考文献/《奔向月球》《苏联/俄罗斯探月历程》

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