中國航天的歷史性時刻：嫦娥六號“蟾宮挖寶”歸來 實現(xiàn)世界首次月背采樣返回

2024年6月25日14時7分，嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域，探月工程嫦娥六號任務(wù)取得圓滿成功。（圖源：新華社）

【華夏經(jīng)緯網(wǎng)綜合媒體報道】6月25日14時7分，嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗預(yù)定區(qū)域，這標(biāo)志著探月工程嫦娥六號任務(wù)取得圓滿成功。嫦娥六號任務(wù)自發(fā)射后歷經(jīng)53天、11個飛行階段，突破了月球逆行軌道設(shè)計與控制、月背智能快速采樣、月背起飛上升等關(guān)鍵技術(shù)，首次獲取月背的月球樣品，這是我國建設(shè)航天強國、科技強國取得的又一標(biāo)志性成果。

嫦娥六號回家之路怎么走？

25日13時20分許，北京航天飛行控制中心通過地面測控站向嫦娥六號軌道器和返回器組合體注入高精度導(dǎo)航參數(shù)。此后，軌道器與返回器在距南大西洋海平面高約5000公里處正常解鎖分離，軌道器按計劃完成軌道規(guī)避機動。

13時41分許，嫦娥六號經(jīng)歷了回家路上驚心動魄的時刻——返回器在距地面高度約120公里處，以接近第二宇宙速度(約11.2千米/秒)高速在大約大西洋上空第一次進入地球大氣層，實施初次氣動減速。下降至預(yù)定高度后，返回器在大約印度洋上空向上跳出大氣層，到達最高點后開始滑行下降。之后，返回器再次進入大氣層，實施二次氣動減速。這一過程俗稱“太空打水漂”，標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語為“半彈道跳躍式返回”。

2024年6月25日14時7分，嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域，探月工程嫦娥六號任務(wù)取得圓滿成功。（圖源：新華社）

為何要“太空打水漂”式返回？中國航天科技集團五院科研人員介紹，嫦娥六號返回器從月球飛向地球速度非?？?，返回過程必須減速。這樣設(shè)計，目的是利用數(shù)千公里大氣層的阻力和與大氣摩擦產(chǎn)生的熱量快速消耗返回器的能量，使其再次穿出大氣層時速度已經(jīng)降到第一宇宙速度以下，不再具備環(huán)繞地球飛行的條件而第二次進入大氣層。

據(jù)介紹，“太空打水漂”依靠全數(shù)字全系數(shù)自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)技術(shù)。為了驗證該項技術(shù)，2014年，我國專門發(fā)射了月地高速再入返回飛行試驗器并取得了圓滿成功，這是該項技術(shù)的首秀。嫦娥五號任務(wù)是第二次采用該項技術(shù)，嫦娥六號月背自主采樣返回任務(wù)的成功，再次驗證了該項技術(shù)的強適應(yīng)性、高精準(zhǔn)度和高穩(wěn)定性。

除了減速，嫦娥六號順利回家還要克服高溫的影響。由于再入大氣層速度快，高溫?zé)撇豢杀苊猓瑸楸ＷC返回器既防熱又抗燒蝕，嫦娥六號返回器充分借鑒了嫦娥五號返回任務(wù)的經(jīng)驗，根據(jù)不同部位耐燒灼和隔熱的具體需求與指標(biāo)，制備了一件量身定制的“貼心防熱衣”，保障其安全順利返回地球。

在降至距地面約10公里高度時，返回器打開降落傘，以兩級減速的方式，綻放兩次“紅白傘花”。其中，第一級降落傘是一朵只有2平方米的“小花”，即減速傘，它負(fù)責(zé)“踩一腳剎車”，對返回器進行初級減速，之后分離拉出主傘。第二級降落傘是一朵約為50平方米的“大花”，即主傘，負(fù)責(zé)把返回器速度由數(shù)百公里每小時降低到不超過50公里每小時，護佑返回器穩(wěn)穩(wěn)落于地面。

2024年6月25日在北京航天飛行控制中心屏幕上拍攝的嫦娥六號返回器即將著陸的動畫模擬畫面。（圖源：新華社）

嫦娥六號如何實現(xiàn)月背“挖寶”？

嫦娥六號任務(wù)之前，人類共對月球進行了10次采樣，均位于月球的正面。為什么要去月球背面采樣？“一方面是人們對月背特別好奇，想了解不知道的東西；另一方面，嫦娥四號去了以后，其傳回的種種科學(xué)數(shù)據(jù)顯示，月球背面確實存在很多不同于月球正面的科學(xué)現(xiàn)象，特別需要獲取樣品，供科研人員進一步研究?！敝袊皆鹿こ趟钠诳傇O(shè)計師、中國航天科技集團有限公司科技委副主任于登云院士一語中的。

此次嫦娥六號的著陸區(qū)月球背面南極-艾特肯盆地，被公認(rèn)為月球上最大、最古老、最深的盆地，直徑約2500公里，堪比昆侖山脈的長度，深度約13公里，比馬里亞納海溝更深。從這里采集年代更久遠的月球樣品并加以研究，將幫助我們更好地認(rèn)識這顆星球。

嫦娥四號就著陸于該盆地的馮·卡門撞擊坑內(nèi)。在嫦娥四號任務(wù)中，科研人員開展了月球背面巡視區(qū)形貌和礦物組分研究、月基低頻射電天文觀測與研究等。如果把月球一剖為二，以月核為圓心，月球背面南半球嫦娥六號的落點與月球正面北半球嫦娥五號的落點將大致呈現(xiàn)出中心對稱關(guān)系。

2024年6月4日在北京航天飛行控制中心屏幕上拍攝的嫦娥六號取樣回放畫面。（圖源：新華社）

嫦娥六號如何實現(xiàn)月背“挖寶”？和嫦娥五號任務(wù)相同，嫦娥六號在月背取樣采用了表取和鉆取兩種方式。鉆取需要采集一定深度的月球次表層樣品，爭取讓采樣裝置采得更深，讓樣品種類更為豐富。表取采樣則是在一片區(qū)域里進行多次采樣，主要采樣目標(biāo)是月球表面的風(fēng)化層樣品。

鉆取所用的采樣裝置共有三層結(jié)構(gòu)，設(shè)計長度為2.5米，最外層是外鉆桿，緊靠外鉆桿的是取芯管，取芯管的外面包裹著一條取芯袋。當(dāng)鉆頭向下鉆進時，取芯袋也會跟隨著取芯管向下運動，而鉆取到的月壤巖芯則會被頂進袋內(nèi)，整個過程就像“穿襪子”。取樣后的取芯袋以纏繞的方式，存放在鉆取初級密封裝置上。

外鉆桿是鉆取采樣設(shè)備中的關(guān)鍵部件，為了保證鉆取有力度、設(shè)備不易變形，同時減輕自身重量，中國科學(xué)院金屬研究所科研團隊進行了一系列探索，最終研制出高強韌鋁基復(fù)合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實現(xiàn)材料性能和穩(wěn)定性大幅提升，制作出的鉆桿耐磨性和強度可以與鋼材媲美，同時重量減輕了65%。

2024年5月3日17時27分，嫦娥六號探測器由長征五號遙八運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射，之后準(zhǔn)確進入地月轉(zhuǎn)移軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功。（圖源：新華社）

中國探月工程還有哪些任務(wù)？

從5月3日成功發(fā)射到6月2日精準(zhǔn)著陸在月球背面“挖寶”，再到6月25日順利著陸“回家”，嫦娥六號在此次為期53天的月球探險期間創(chuàng)造了多個“首次”：人類歷史上首次月球背面采樣和返回、首次在月球背面獨立動態(tài)展示中國國旗、首次回傳著陸器和上升器合影。

“中國成為第一個從月球背面采集樣本并帶回地球的國家，這是中國太空計劃的一個里程碑式成就”“這是一項真正的技術(shù)壯舉”“中國太空計劃向前邁出重要一步”……國際社會密切關(guān)注嫦娥六號的月背之旅，認(rèn)為這是中國取得的一項偉大成就，標(biāo)志著中國一系列探月任務(wù)的又一次勝利，中國航天綜合實力不斷提升。

近年來，中國在月球探索方面取得長足進步。2004年，中國正式開展月球探測工程，并以神話中月亮女神的名字命名為“嫦娥工程”。我國對于月球探測的整體戰(zhàn)略部署可以歸納為“探、登、駐”?！疤健?，即探測，主要指獲取月球各類相關(guān)信息?！暗恰?，即載人登月。“駐”，即長期駐留在月球，在月球擁有長期科考基地，利用月球資源開展各項科研工作。

前三期探月工程也可歸納成三個字，“繞、落、回”。“繞”，即發(fā)射能夠長期環(huán)繞月球?qū)υ虑蜻M行遙感探測的衛(wèi)星?！奥洹保绰涞皆虑虮砻嫱瓿梢幌盗锌瓶脊ぷ??！盎亍?，從月球上采樣返回。目前，前三期工作都已順利完成。

探月工程四期于2021年12月獲批實施，由嫦娥四號、嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號4次任務(wù)組成。嫦娥四號實現(xiàn)了世界首次月球背面軟著陸巡視探測；嫦娥六號剛剛實現(xiàn)了人類首次月球背面采樣返回任務(wù)；后續(xù)，嫦娥七號和嫦娥八號將構(gòu)建月球科研站基本型，開展月球環(huán)境探測等任務(wù)。

今年是中國探月工程正式立項20周年。20年來，從嫦娥一號拍攝全月球影像圖，到嫦娥四號實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸；從嫦娥五號帶著月壤勝利歸來，再到嫦娥六號成功實現(xiàn)月背“挖寶”……中國探月工程不斷刷新人類月球探測的紀(jì)錄。隨著探月四期工程的持續(xù)推進，中國的探月之路仍將繼續(xù)。

(資料來源：央視新聞、人民日報、我們的太空、中國航天報)