去月球“吃土”，它做到了！看探測器首次月球取樣返回

1969年7月13日發(fā)射的月球15號探測器之后在月球危海撞成碎片。而3日后發(fā)射的阿波羅11號則實(shí)現(xiàn)了人類首次登月。沒人知道，月球15號的失敗導(dǎo)致蘇聯(lián)試圖以第一個自動月壤采樣探測器來超越阿波羅工程的計(jì)劃受挫了。

月球15號探測器

1970年9月12日，經(jīng)過了質(zhì)量重新驗(yàn)證計(jì)劃的月球16號發(fā)射升空。它承載著前任的使命，將飛至月球“吃土”并回到地球。

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(guān)注不同，當(dāng)時國際上對月球16號的關(guān)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(shù)成就。

趕路3天，月球16號終于來到了月球附近，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(diǎn)火制動，開始向月面降落。同時，探測器使用高精度雷達(dá)掃描月球表面，測量距離和下降速率。

然后，發(fā)動機(jī)停止點(diǎn)火，月球16號開始自由落體運(yùn)動，快速下降，速度達(dá)到215m/s。自由落體6分鐘后，在距離月面600m處，發(fā)動機(jī)再次點(diǎn)火，為探測器降速。

當(dāng)月球16號距離月面20m，制動發(fā)動機(jī)停止點(diǎn)火，微調(diào)發(fā)動機(jī)啟動，開始為探測器調(diào)整姿態(tài)。距離月面2m時，微調(diào)發(fā)動機(jī)關(guān)閉，月球16號以2.5m/s的速度靜靜著陸月球。

月球16號落月示意圖

落月過程非常平穩(wěn)，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，盡管周圍石頭很多但十分平坦，只有為數(shù)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(jìn)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。

之后，地面測控站收到了很強(qiáng)的信號，蘇聯(lián)宣布實(shí)現(xiàn)了第三次月面軟著陸，但沒有提到此次任務(wù)將收集月壤樣本并返回。

與此同時，月球16號正伸出一根90cm長的鉆臂，就像從支架上伸出來的牙醫(yī)鉆頭一樣。這個采樣鉆頭非常靈活，可以抬起110°，旋轉(zhuǎn)180°，鉆入最深可到達(dá)鉆下35cm深。

月球16號的鉆頭非常靈活

月球16號開始采樣工作，7分鐘后，鉆頭已來到了35cm深處的月壤。隨后，收集到的月壤被放入一個與鉆頭相連的容器。在月球16號收回鉆頭后，將月壤壓進(jìn)球形返回艙的密封艙中，之后密封艙關(guān)閉，探測器完成采集取樣。

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(fā)射場上，月球16號需要在特定的時間段里起飛。于是，在月面耐心等待26小時25分鐘后，月球16號上升發(fā)動機(jī)根據(jù)地面指令點(diǎn)火，啟程返回地球。

月球16號落月返回過程

而下降級則永遠(yuǎn)留在月球上，提醒著后來者曾經(jīng)有過這樣一次短暫的訪問。

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(jìn)入了地球大氣層。在返回的過程中，返回艙打開了主降落傘并發(fā)出了搜索信號。而此時，大批的蘇聯(lián)軍人、航天工程技術(shù)人員以及搜索隊(duì)員正在地面上殷切地等待著月球16號的歸來。

月球16號回收

月球16號安全返回后震驚了世界，這表示蘇聯(lián)掌握了無人月球取樣返回技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)能夠以遠(yuǎn)低于阿波羅工程的成本進(jìn)行探月，并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。

盡管無人探月有諸多好處，但它也有許多缺點(diǎn)，不能夠代替載人探月。在此次任務(wù)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?yàn)榘⒉_工程中每次任務(wù)都會帶回20kg以上的月壤樣本。并且，月球探測器的搜集與選擇月壤樣本的能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及航天員。

月球16號采集的月巖

參考文獻(xiàn)/《奔向月球》《蘇聯(lián)/俄羅斯探月歷程》