中國航天即將開啟一項具有里程碑意義的深空探測任務——嫦娥七號探測器將奔赴月球南極,目標直指南緯85度以上的艾特肯盆地,探尋月球上珍貴的水冰資源。若此次任務成功,中國有望成為全球首個在月球表面真正發現水的國家,這一突破將為人類對月球的認知和未來開發利用帶來深遠影響。
月球南極的極端環境給此次探測任務帶來了巨大挑戰。這里存在著永久陰影坑,終年不見陽光,溫度低至零下240攝氏度,且處于高真空狀態。在這樣的條件下,水冰極易受熱揮發,哪怕溫度稍有上升,探測樣本中的水冰就可能大量損失。同時,水冰在月球上的賦存狀態十分復雜,既可能暴露在月壤表面,也可能深埋于地下冷阱,分布毫無規律可循,傳統的軌道遙感探測技術難以對其進行精準定位。陰影坑內沒有光照,探測器無法依靠太陽能供電,單次作業時間受到極大限制,而低溫環境還會持續消耗設備能源,對探測裝置的續航和抗寒能力提出了近乎苛刻的要求。更棘手的是,陰影坑內的月球凍土因水冰膠結變得異常堅硬,強度與中硬巖石相當,常規探測設備難以有效開展作業。
為了攻克這些難題,科研團隊為嫦娥七號量身定制了一套獨特的探月方案。該任務采用“四器一星”的組合模式,軌道器、著陸器、巡視器各司其職,而獨創的飛躍器則是此次任務的核心利器。飛躍器就像一只靈活的“鋼鐵跳蚤”,借助月球低重力的優勢,能夠高效跳躍,輕松跨越復雜地形障礙,完成人類首次對月球陰影坑的近距離勘查。為了確保飛躍器在黑暗中也能將探測數據實時傳回地球,鵲橋二號中繼衛星搭建起了可靠的通信橋梁。
在探測設備研發方面,哈爾濱工業大學發揮了重要作用。他們研發出一套模擬月球極區環境的實驗裝置,能夠營造出真空環境,并將溫度精確降至零下240攝氏度,還能制備出逼真的月壤水冰樣本。這套裝置為探測器設備的研發與測試提供了精準依據,確保探測機具能夠在極寒環境下穩定工作,既能破碎硬質凍土,又能精準控制溫度,防止水冰揮發。
在整個探水過程中,各類傳感器發揮了至關重要的作用,堪稱嫦娥七號的“千里眼”和“順風耳”。光譜傳感器能夠捕捉月壤的光譜特征,通過分析特征譜線,精準識別水冰的存在及其含量。雷達傳感器則可以穿透月壤,探測地下埋藏的水冰分布和深度,有效解決了水冰賦存隨機的問題。溫度、壓力傳感器能夠實時監測探測環境,為設備的控溫和作業規劃提供關鍵數據支持。力學傳感器可以感知月壤的硬度,指導探測機具調整作業力度,高效破碎月球凍土。這些傳感器協同工作,實現了對水冰的全方位、精準化探測,讓隱藏在月球南極的水冰無處遁形。
嫦娥七號的探水任務意義重大,它不僅僅是為了找到月球水冰,更是中國深空探測的重要一步。如果此次任務取得成功,將有助于揭開月球水的起源與演化之謎,為地月系統起源研究提供關鍵線索。同時,水冰的發現將為未來月球基地建設奠定堅實的資源基礎,因為水冰可以分解為氫和氧,為航天員提供飲用水,也可作為火箭燃料。
除了嫦娥七號任務,中國的深空探測計劃正在全面推進。天問系列行星探測任務也在加速實施,天問二號將開展小天體采樣返回任務,天問三號計劃帶回火星樣本,天問四號則將目光投向木星探測。太陽探測、金星探測等任務也在規劃之中,一個覆蓋地月空間、月球、火星乃至整個太陽系的全域深空探測體系正在逐步形成。











