搭载在长征五号火箭上的嫦娥六号正等待从中国南部海南岛的文昌航天发射中心发射升空。鸣谢:新华/Shutterstock
本周晚些时候，中国将开始世界上第二次月球背面之旅。目标是从南极-艾特肯(SPA)盆地(月球表面最大和最古老的撞击坑)内部收集第一批岩石，并将它们带回地球进行分析。
完成这项史无前例且极具挑战性的任务所需的四个航天器，即嫦娥六号，现在被塞进57米高的长征五号火箭的前端，等待从中国南部海南岛的文昌航天发射中心发射。
“整个过程非常复杂且充满风险，”马萨诸塞州剑桥哈佛史密森天体物理中心的天文学家乔纳森·麦克道尔说。
但他说这是一个值得冒的风险:“从SPA盆地采集的样本在科学上非常有趣，可以告诉我们很多关于月球和早期太阳系的历史。”
远端科学
因为月球被潮汐锁定在地球上，几千年来人类只能看到它的近侧。1959年，苏联探测器月球3号传回的第一张月球远侧照片显示，月球表面布满山脉和撞击坑，与相对光滑的近侧形成鲜明对比。从那以后，科学家们一直在从绕月卫星上收集数据，以了解其鲜为人知的另一半。2019年，中国的嫦娥四号成为首个软着陆并在月球远端进行调查的航天器。
即将到来的嫦娥6号任务的着陆点是由中国科学家和国际同行精心选择的，旨在收集月球远端地质年龄和组成的第一次准确测量数据。这些数据可以提供关键线索，解释为什么月球的两面如此不同——这被称为月球二分法之谜——并有助于测试关于太阳系早期历史的理论。
SPA盆地是远侧下半部的一个巨大凹陷，宽约2500公里，深约8公里。在盆地的东北部，由国家天文台副总设计师李春来领导的任务团队已经确定了三个潜在的着陆点。研究人员认为，这些地点可能有20亿年来反复的小行星撞击和火山爆发形成的各种材料，因此可能具有丰富的科学价值。
南极-艾特肯盆地是这张假彩色图像中心的蓝色区域。这个凹痕有2500公里宽。学分:美国国家航空航天局/GSFC/亚利桑那大学
最有可能被收集的岩石是玄武岩——深色的冷却熔岩——之前已经从月球近侧带回地球进行分析。有了第一批远侧玄武岩样本，科学家们将能够确定它们的年代，评估它们的化学成分，为它们的形成提供线索。中国地质大学的行星科学家小龙说:“然后我们可以进行比较研究，以了解为什么在月球的另一边，火山活动的规模要小得多，而且结束得也早得多。”。
德国明斯特大学的行星地质学家卡罗琳·范德博格特说，能够确定SPA盆地的年龄也将是一项重大成就。这将有助于解决关于月球和内太阳系是否在40亿至38亿年前受到大规模小行星群撞击的长期争论。如果SPA盆地更古老，那么它将对重轰炸理论产生怀疑。
除了玄武岩，科学家们希望嫦娥6号还将收集在撞击事件中散落的其他岩石的碎片。如果中国的任务击中了来自更深的月球地壳或地幔的喷出物，这将是科学的黄金。
肖说。
嫦娥6号，像它的双胞胎一样，由一个轨道飞行器，一个着陆器，一个上升器和一个返回舱组成。当飞船到达月球时，它将分成两部分，着陆器和上升器前往月球表面，而轨道器和返回舱留在轨道上。
如果它完成了艰难的软着陆，着陆器将会钻孔并挖出两公斤的土壤和岩石。取样过程需要在48小时内完成，之后上升器将从着陆器发射并返回月球轨道器。在那里，它将对接并把珍贵的样本转移到返回舱，以便回家。
在样本收集和月球表面发射期间，嫦娥6号着陆器将无法与地球直接通信。每个命令都需要通过一个名为鹊桥2号的中继卫星。上个月发射的鹊桥2号现在在绕月高椭圆轨道上运行，比嫦娥4号任务中的鹊桥卫星更强大。它的4.2米伞状天线能够同时服务于在月球远端工作的多达10个航天器。
国际合作
嫦娥6号还携带着来自法国、瑞典、意大利和巴基斯坦的科学载荷。法国在月球上的第一个仪器“释气氡探测”(DORN)计划使用月球表面释放的氡作为示踪剂，研究月球微弱大气的起源和动力学。法国图卢兹天体物理学和行星学研究所的行星科学家Pierre-Yves Meslin说，以前的航天器已经从轨道上测量了氡气运动，但地表氡信息是拼图中缺失的一块。
月球表面的负离子是瑞典在欧洲航天局资助下开发的有效载荷，它将试图回答为什么在月球表面尚未探测到负离子的问题。负粒子可能是短暂的，要么是由表面的原子从太阳风中夺取电子形成的，要么是由分子从高能太阳辐射中分裂出来形成的。欧空局项目经理尼尔·梅尔维尔说，这台仪器面临的最大挑战是过热，因为它需要面对太阳。但是他说一个小时的操作应该足够收集数据了。
意大利国家核物理研究所正在发送一个激光回射器用于距离测量。巴基斯坦已经将其第一颗月球卫星搭载到嫦娥6号轨道飞行器上，该卫星将在进入月球轨道后部署。
两个地面仪器都需要在48小时内完成工作并将数据传回地球。“一旦样品升空，上升器将带走与着陆器共享的通讯和控制系统。即使着陆器上的仪器继续采集数据，在地球上也没有办法接收，”李说。
他说，与嫦娥五号的样品类似，返回的嫦娥六号样品将与国际社会共享。
“当这些样本回到地球时，它们将像一份圣诞礼物——无论谁打开它，都会惊喜万分，”Bogert说。
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