嫦娥六號成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地預(yù)選著陸區(qū)

6月2日6時(shí)23分，嫦娥六號著陸器和上升器組合體在鵲橋二號中繼星支持下，成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地預(yù)選著陸區(qū)。

我國探月工程嫦娥系列探測器、中繼星及其發(fā)射使用的長征系列運(yùn)載火箭均由中國航天科技集團(tuán)有限公司研制。

自今年5月3日發(fā)射升空，歷時(shí)30天，先后經(jīng)歷了地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行、著陸下降等過程，嫦娥六號著陸月背，要為人類采集第一抔月背之壤。

嫦娥六號著陸器與上升器組合體成功著陸后，著陸器將通過鵲橋二號中繼星，在地面控制下，進(jìn)行太陽翼和定向天線展開等狀態(tài)檢查與設(shè)置工作，此后正式開始持續(xù)約2天的月背采樣工作，通過鉆具鉆取和機(jī)械臂表取兩種方式分別采集月壤樣品和月表巖石，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多樣化自動采樣。同時(shí)將開展月球背面著陸區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查分析、月壤結(jié)構(gòu)分析等科學(xué)探測，深化月球成因和演化歷史的研究。

嫦娥六號著陸器攜帶的有效載荷將按計(jì)劃工作，開展科學(xué)探測任務(wù)。嫦娥六號任務(wù)國際載荷中歐空局月表負(fù)離子分析儀、法國月球氡氣探測儀即將開機(jī)工作，意大利激光角反射器完成部署。

著陸前，火工裝置起爆，嫦娥六號探測器分離為著上組合體和軌返組合體。這時(shí)，在環(huán)月凍結(jié)軌道的鵲橋二號中繼星早已準(zhǔn)備就緒，等待嫦娥六號的到來。

科研人員緊盯電腦屏幕上的實(shí)時(shí)信息畫面，處理著四面八方匯聚而來的一串串?dāng)?shù)據(jù)。在他們手中，這些數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)化為嫦娥六號的實(shí)時(shí)狀態(tài)，猶如手握一條無形的線，時(shí)刻掌握著嫦娥六號的“脈象”。

“完成落月只有一次機(jī)會，在15分鐘內(nèi)，必須一次成功！”中國航天科技集團(tuán)有限公司黃昊說。

經(jīng)主減速、接近、懸停避障、緩速下降等過程，嫦娥六號穩(wěn)穩(wěn)落下，看似輕盈輕松，卻蘊(yùn)藏著科研人員的智慧和經(jīng)驗(yàn)。

今年3月，鵲橋二號中繼星提前到達(dá)月球軌道，確保嫦娥六號在月背不會“失聯(lián)”，為地月之間架起溝通的“橋梁”。

鵲橋二號中繼星示意圖（航天科技集團(tuán)五院供圖）

盡管鵲橋二號中繼星解決了通信難題，但不同于大片被月海覆蓋的月球正面，月球背面地形復(fù)雜多變，有很多高低起伏的山脈和山谷，有密密麻麻的隕石坑。

“如果探測器著陸在一塊大石頭上，就會影響鉆取采樣工作，很有可能得不到月球深層次的土壤樣品，同時(shí)也會給起飛上升帶來巨大挑戰(zhàn)?！焙教炜萍技瘓F(tuán)鄭燕紅表示，探測器必須成功著陸在一塊平坦的區(qū)域上。

但可供安全著陸的區(qū)域有限，如何讓探測器擁有更高的著陸精度，實(shí)現(xiàn)“落得準(zhǔn)”？

首先，“選址”要準(zhǔn)確。

歷史上，蘇聯(lián)在1969～1970年間連續(xù)遭遇無人探月失敗，其中“月球-15”號采樣返回飛行器在月面降落過程中撞上了山脈，這一失敗源于其對復(fù)雜地形缺乏準(zhǔn)確認(rèn)知。失敗的風(fēng)險(xiǎn)在探索新區(qū)域時(shí)尤其高。

為了在“山脈中找平地”，嫦娥六號探測器出發(fā)前，科研人員在選址上下足了功夫。嫦娥二號探測器影像制成的全月7米分辨率數(shù)字正射影像及20米分辨率的數(shù)字高程模型產(chǎn)品發(fā)揮了作用，科研人員借助它們?yōu)殒隙鹆枌ふ移露容^小的平坦區(qū)域。

其次，軌道設(shè)計(jì)有玄機(jī)。

去往月背，嫦娥六號并不能沿著嫦娥五號開辟的道路前往，而是要重新選擇一條最優(yōu)軌道。這是因?yàn)殒隙鹆栄匾u了“前輩”已有的構(gòu)型布局和硬件產(chǎn)品，但著陸位置卻由月球的北緯地區(qū)變?yōu)槟暇暤貐^(qū)。

嫦娥五號、六號探測器環(huán)月軌道方向示意圖（航天科技集團(tuán)五院供圖）

為了在不大幅調(diào)整探測器的構(gòu)型布局和硬件產(chǎn)品的前提下，順利化解因著陸點(diǎn)變化帶來的朝向、姿態(tài)等問題，設(shè)計(jì)師們?yōu)殒隙鹆柼綔y器重新設(shè)計(jì)了一條環(huán)月軌道，也就是“逆行環(huán)月軌道”方案。

簡單來說，就是探測器在環(huán)月軌道上的飛行方向與月球自轉(zhuǎn)方向相反，無需調(diào)整探測器設(shè)計(jì)方案，就能保證它隨時(shí)隨地“能量十足”。

設(shè)計(jì)師的巧思就藏在軌道設(shè)計(jì)之中。為了達(dá)到既調(diào)整軌道又不增加推進(jìn)劑消耗的目的，設(shè)計(jì)師讓嫦娥六號先后進(jìn)行3次“剎車”——比嫦娥五號多了一次。這樣可充分利用從月球捕獲到下降前的20多天飛行時(shí)間，不斷調(diào)整軌道參數(shù)，高精度瞄準(zhǔn)著陸點(diǎn)，等待降落最佳時(shí)機(jī)的到來。

嫦娥六號探測器不同周期環(huán)月橢圓軌道示意圖（航天科技集團(tuán)五院供圖）

在距月面約15公里處時(shí)，嫦娥六號著上組合體開始實(shí)施動力下降，在一臺軌控發(fā)動機(jī)和多臺姿控發(fā)動機(jī)的協(xié)同推動下，逐步將探測器相對月球速度從約1.6公里/秒降為零。

其間，在距月面1.5公里時(shí)，嫦娥六號利用光學(xué)成像敏感器進(jìn)行粗避障，剔除大型障礙物；距月面僅100米時(shí)，嫦娥六號上的備用激光三維成像敏感器進(jìn)行精確避障，精準(zhǔn)識別選好落點(diǎn)。

而后，嫦娥六號開始避障下降和緩速垂直下降，最終平穩(wěn)著陸在月球背面南極-艾特肯盆地中的預(yù)選著陸區(qū)，并傳回著陸影像圖。

從發(fā)射升空到成功落月，38萬公里，30天抵達(dá)，900多秒驚心動魄的下降，嫦娥六號的表現(xiàn)近乎完美，如同體操選手在空中完成令人眼花繚亂的高難度系數(shù)動作之后，穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)落地，為下一段“表演”奠定了良好的基礎(chǔ)。

（文/鄧雨楠 美編/楊帥）