去月球“吃土”,它做到了!看探測器首次月球取樣返回

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1969年7月13日發射的月球15號探測器之後在月球危海撞成碎片。而3日後發射的阿波羅11號則實現了人類首次登月。沒人知道,月球15號的失敗導致蘇聯試圖以第一個自動月壤採樣探測器來超越阿波羅工程的計劃受挫了。

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月球15號探測器

1970年9月12日,經過了質量重新驗證計劃的月球16號發射升空。它承載著前任的使命,將飛至月球“吃土”並回到地球。

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月球16號探測器

讓人感到遺憾的是,與月球15號受到了高度關注不同,當時國際上對月球16號的關注非常少。沒有人意識到月球16號將會取得怎樣卓越的技術成就。

趕路3天,月球16號終於來到了月球附近,開始繞月飛行。又過了兩天,月球16號開始月面軟著陸。首先,月球16號點火制動,開始向月面降落。同時,探測器使用高精度雷達掃描月球表面,測量距離和下降速率。

然後,發動機停止點火,月球16號開始自由落體運動,快速下降,速度達到215m/s。自由落體6分鐘後,在距離月面600m處,發動機再次點火,為探測器降速。

當月球16號距離月面20m,制動發動機停止點火,微調發動機啟動,開始為探測器調整姿態。距離月面2m時,微調發動機關閉,月球16號以2.5m/s的速度靜靜著陸月球。

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月球16號落月示意圖

落月過程非常平穩,四個著陸墊板也只是輕微地振動了幾下。月球16號著陸在了豐富海,儘管周圍石頭很多但十分平坦,只有為數不多的小撞擊坑,適宜探測器活動。

讓人意想不到的是,月球16號這次落月是在月夜進行的,伸手不見五指,整個降落過程都看不見月面。在多普勒伽馬射線測量儀的幫助下,月球16號安然無恙地著陸了。

之後,地面測控站收到了很強的信號,蘇聯宣佈實現了第三次月面軟著陸,但沒有提到此次任務將收集月壤樣本並返回。

與此同時,月球16號正伸出一根90cm長的鑽臂,就像從支架上伸出來的牙醫鑽頭一樣。這個採樣鑽頭非常靈活,可以抬起110°,旋轉180°,鑽入最深可到達鑽下35cm深。

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月球16號的鑽頭非常靈活

月球16號開始採樣工作,7分鐘後,鑽頭已來到了35cm深處的月壤。隨後,收集到的月壤被放入一個與鑽頭相連的容器。在月球16號收回鑽頭後,將月壤壓進球形返回艙的密封艙中,之後密封艙關閉,探測器完成採集取樣。

接下來就是返回地球了。為了正常降落在哈薩克斯坦的拜科努爾發射場上,月球16號需要在特定的時間段裡起飛。於是,在月面耐心等待26小時25分鐘後,月球16號上升發動機根據地面指令點火,啟程返回地球。

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月球16號落月返回過程

而下降級則永遠留在月球上,提醒著後來者曾經有過這樣一次短暫的訪問。

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留在月球上的下降級

飛行3天,月球16號回到了地球附近,它的返回艙在距離地球48000km處與儀器艙分離,以11km/s的速度進入了地球大氣層。在返回的過程中,返回艙打開了主降落傘併發出了搜索信號。而此時,大批的蘇聯軍人、航天工程技術人員以及搜索隊員正在地面上殷切地等待著月球16號的歸來。

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月球16號回收

月球16號安全返回後震驚了世界,這表示蘇聯掌握了無人月球取樣返回技術。這項技術能夠以遠低於阿波羅工程的成本進行探月,並且不需要航天員用生命來冒險,探測器還能夠著陸到月球的任何地方。

儘管無人探月有諸多好處,但它也有許多缺點,不能夠代替載人探月。在此次任務中,月球16號取回了105g月壤,這與阿波羅工程相比微不足道,因為阿波羅工程中每次任務都會帶回20kg以上的月壤樣本。並且,月球探測器的蒐集與選擇月壤樣本的能力也遠遠不及航天員。

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月球16號採集的月岩

來源/《奔向月球》《蘇聯/俄羅斯探月曆程》

改編/楊斯爽

審校/楊潔

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