嫦娥六號成功著陸月背，準備采樣！
文章來源：中國航天科技集團有限公司 發布時間：2024-06-03
6月2日6時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-艾特肯盆地預選著陸區。
我國探月工程嫦娥系列探測器、中繼星及其發射使用的長征系列運載火箭均由中國航天科技集團有限公司研制。
自今年5月3日發射升空，歷時30天，先后經歷了地月轉移、近月制動、環月飛行、著陸下降等過程，嫦娥六號著陸月背，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，進行太陽翼和定向天線展開等狀態檢查與設置工作，此后正式開始持續約2天的月背采樣工作，通過鉆具鉆取和機械臂表取兩種方式分別采集月壤樣品和月表巖石，實現多點、多樣化自動采樣。同時將開展月球背面著陸區的現場調查分析、月壤結構分析等科學探測，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劃工作，開展科學探測任務。嫦娥六號任務國際載荷中歐空局月表負離子分析儀、法國月球氡氣探測儀即將開機工作，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，在環月凍結軌道的鵲橋二號中繼星早已準備就緒，等待嫦娥六號的到來。
科研人員緊盯電腦屏幕上的實時信息畫面，處理著四面八方匯聚而來的一串串數據。“完成落月只有一次機會，在15分鐘內，必須一次成功！”中國航天科技集團有限公司相關工作人員介紹。
經主減速、接近、懸停避障、緩速下降等過程，嫦娥六號穩穩落下，看似輕盈輕松，卻蘊藏著科研人員的智慧和經驗。
今年3月，鵲橋二號中繼星提前到達月球軌道，確保嫦娥六號在月背不會“失聯”，為地月之間架起溝通的“橋梁”。
鵲橋二號中繼星示意圖
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，同時也會給起飛上升帶來巨大挑戰。”航天科技集團鄭燕紅表示，探測器必須成功著陸在一塊平坦的區域上。
但可供安全著陸的區域有限，如何讓探測器擁有更高的著陸精度，實現“落得準”？
首先，“選址”要準確。
歷史上，蘇聯在1969～1970年間連續遭遇無人探月失敗，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雜地形缺乏準確認知。失敗的風險在探索新區域時尤其高。
為了在“山脈中找平地”，嫦娥六號探測器出發前，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米分辨率數字正射影像及20米分辨率的數字高程模型產品發揮了作用，科研人員借助它們為嫦娥六號尋找坡度較小的平坦區域。
其次，軌道設計有玄機。
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軌道。這是因為嫦娥六號沿襲了“前輩”已有的構型布局和硬件產品，但著陸位置卻由月球的北緯地區變為南緯地區。
嫦娥五號、六號探測器環月軌道方向示意圖
為了在不大幅調整探測器的構型布局和硬件產品的前提下，順利化解因著陸點變化帶來的朝向、姿態等問題，設計師們為嫦娥六號探測器重新設計了一條環月軌道，也就是“逆行環月軌道”方案。
簡單來說，就是探測器在環月軌道上的飛行方向與月球自轉方向相反，無需調整探測器設計方案，就能保證它隨時隨地“能量十足”。
為了達到既調整軌道又不增加推進劑消耗的目的，設計師讓嫦娥六號先后進行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多天飛行時間，不斷調整軌道參數，高精度瞄準著陸點，等待降落最佳時機的到來。
嫦娥六號探測器不同周期環月橢圓軌道示意圖
在距月面約15公里處時，嫦娥六號著上組合體開始實施動力下降，在一臺軌控發動機和多臺姿控發動機的協同推動下，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，嫦娥六號利用光學成像敏感器進行粗避障，剔除大型障礙物；距月面僅100米時，嫦娥六號上的備用激光三維成像敏感器進行精確避障，精準識別選好落點。
而后，嫦娥六號開始避障下降和緩速垂直下降，最終平穩著陸在月球背面南極-艾特肯盆地中的預選著陸區，并傳回著陸影像圖。
從發射升空到成功落月，38萬公里，30天抵達，900多秒驚心動魄的下降，嫦娥六號的表現近乎完美，如同體操選手在空中完成令人眼花繚亂的高難度系數動作之后，穩穩當當落地，為下一段“表演”奠定了良好的基礎。
【責任編輯：張宇暉】
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