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月球着陆区的选择

时间:2024-11-04 百科知识 版权反馈
【摘要】:近年美国和欧洲的探月计划都开始把着陆地点聚焦于月球南极。主要原因是通过美国“克莱门汀号”月球卫星的探测,发现月球南极可能有水冰存在。着陆区如选择在月球正面,可以保证探测器与地球的可靠通信;如选择在月球背面,则必须考虑用中继卫星来实现探测器与地球间的通信。月球南极的永久光照区相对北极要多一点,北极几乎找不到永久光照区。

实施软着陆,可以探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石化学和矿物成分、月表环境等数据,进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析。在不同的着陆点,将获得不同的探测结果。人类过去的探月过程中,仅在月球正面的17个点着陆(图6-7),从9个点取样返回,大约控制了月球5.4%~8.8%的面积;月面巡视探测器在月球正面巡视勘察有7个点(其中5处为“阿波罗号”载人登月区,2处为“月球号”着陆区),勘察距离最长仅37千米。因此,人类对月球的认识还很局限与肤浅。

图6-7 探测器着陆点在月面上的分布

从着陆区域看,以往的着陆点主要集中在月球赤道附近,主要原因可能有:(1)黄道面与月球赤道面夹角只有5°,赤道地区光照条件好;(2)大量有用元素如钛、铁、氧主要集中在月球正面的赤道附近;(3)赤道附近地形条件较适宜着陆。近年美国和欧洲的探月计划都开始把着陆地点聚焦于月球南极。主要原因是通过美国“克莱门汀号”月球卫星的探测,发现月球南极可能有水冰存在。

尽管月面上有极大量的地区等待人类去探测,但航天技术水平的限制使我们不能随心所欲地到达想去的地方。因此必须在科学家的需要和工程实现的可行性中寻找结合点。从科学探测的角度,希望选择的着陆点有以下特点:

为满足月球地质研究的需要,着陆区应选择在地质现象丰富的地区,如月海和高地的接触带、大型山脉、典型撞击坑构造区域等。

为满足月球资源利用和研究的需要,着陆区应选择在成熟月壤区和矿产资源丰富地区。

而从工程实施的可行性与可靠度角度,则应考虑:

(1)通信条件由于月球自转与公转周期相等,因此总是有一面朝向地球,有一面永远背向地球。着陆区如选择在月球正面,可以保证探测器与地球的可靠通信;如选择在月球背面,则必须考虑用中继卫星来实现探测器与地球间的通信。

(2)地形地貌条件从着陆的难度和安全性考虑,着陆区应选择开阔而平坦的地区,以降低软着陆的风险和月面巡视的难度。同时着陆点附近不应有高山,以免山体对太阳光或通信链路造成大的遮挡。

(3)光照和热环境为保证着陆后的探测器可以正常工作,需要有足够的太阳辐射作为能源,同时需要适宜的温度环境条件。例如在月球的赤道,光照条件较好,白天温度可达120℃以上;在接近极区,白天温度却只有-50℃左右,但通过选择着陆点,却有可能获得永久的光照。因此,需综合权衡光照、热环境,结合探测器自身的能力来选择着陆区域。

同时还要考虑轨道的可达性,测控弧段的保证等因素,综合优选着陆区。

随着航天技术的进步和人类开发利用月球资源的需要,月球两极的永久光照区越来越成为人们感兴趣的着陆区。由于地球自转轴与其公转轴有约1°的夹角,且考虑到地形的作用,在月球的南北极存在着永久光照区。两极的永久光照区具有光照条件好、热环境变化范围小等优点,但同时对着陆精度、着陆避障能力、测控通信能力等又提出了更高要求。根据目前的资料,初步确定的永久光照区如图6-8所示。

由图6-8可以看到,月球极区的永久光照区很少,而且面积也很小。月球南极的永久光照区相对北极要多一点,北极几乎找不到永久光照区。

图6-8 月球极区光照情况。月球南极的永久光照区要比月球北极多一些

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