嫦娥六號如何“月背挖寶”

　　6月25日14時(shí)7分，嫦娥六號返回器準(zhǔn)確著陸于內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域，工作正常，標(biāo)志著探月工程嫦娥六號任務(wù)取得圓滿成功，實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回。

　　5月3日，長征五號遙八運(yùn)載火箭搭載嫦娥六號探測器在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。探測器發(fā)射入軌后，先后經(jīng)歷地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行、著陸下降等過程。

　　為了讓嫦娥六號順利開展“蟾宮探寶”，科研人員在技術(shù)上進(jìn)行了一系列精巧設(shè)計(jì)，通過精準(zhǔn)定位著陸區(qū)、為嫦娥六號探測器配置多個(gè)敏感器、設(shè)計(jì)有緩沖功能的“著陸腿”等，確保其在月背平穩(wěn)安全著陸。

　　此前，人類的月球“挖寶”旅程都是在正面進(jìn)行的。相比2020年實(shí)現(xiàn)月球正面采樣返回的嫦娥五號任務(wù)，嫦娥六號任務(wù)在鵲橋二號中繼星的支持下，實(shí)施首次月球背面采樣并返回，工程創(chuàng)新多、風(fēng)險(xiǎn)高、難度大，需突破月球逆行軌道設(shè)計(jì)與控制、月背智能快速采樣、月背起飛上升等關(guān)鍵技術(shù)。

　　在研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)月球背面月壤的內(nèi)驅(qū)力、承載力都高于月球正面的月壤，這在一定程度上增加了采樣環(huán)境的不確定性和采樣難度。

　　月背“挖寶”到底怎么挖？“此次月背采樣是先鉆取后表取，一次鉆取多次表取的方式，提高了采樣的可靠性和多樣性?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)金晟毅介紹，兩種采樣方式的側(cè)重點(diǎn)各不相同。鉆取需要采集一定深度的月球次表層樣品，讓樣品種類更為豐富。鉆取采樣裝置有外鉆桿、取芯管和取芯袋三層結(jié)構(gòu)，當(dāng)鉆頭向下鉆進(jìn)時(shí)，取芯袋也會跟隨著取芯管向下運(yùn)動，而鉆取到的月壤則會被頂進(jìn)袋內(nèi)，整個(gè)過程就像“穿襪子”。而表取采樣則是在一片區(qū)域里進(jìn)行多次采樣，主要采樣目標(biāo)是月球表面的風(fēng)化層樣品。兩種方式實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑、采集的月球樣品種類不一樣，科學(xué)價(jià)值也不同。

　　從采樣時(shí)間看，嫦娥六號的月面采樣時(shí)間相比嫦娥五號要少幾個(gè)小時(shí)，這主要?dú)w功于智能采樣技術(shù)。金晟毅表示，嫦娥五號采樣的每個(gè)過程都需要地面發(fā)送指令，再讓機(jī)械臂去執(zhí)行相應(yīng)的動作。而嫦娥六號則采用了智能化采樣技術(shù)，一部分固定動作交給探測器去執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)近端閉環(huán)控制，有效減少了與地面交互的環(huán)節(jié)，提高探測器的預(yù)見處理能力，有效縮短采樣時(shí)間。

　　6月6日，嫦娥六號上升器成功與軌返組合體完成月球軌道的交會對接，將樣品容器安全轉(zhuǎn)移到返回器中，這是我國航天器繼嫦娥五號之后，第二次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會對接，返回器攜帶月球樣品順利回家。

　　實(shí)現(xiàn)月球樣品“快遞”回地球的過程，需要上升器與軌返組合體進(jìn)行一場“雙向奔赴”。其中，由于需執(zhí)行地月往返、轉(zhuǎn)運(yùn)樣本等任務(wù)，軌道器要與其他艙/器進(jìn)行多次分離。中國航天科技集團(tuán)李天義介紹，上升器從月球背面起飛進(jìn)入環(huán)月飛行軌道后，先后經(jīng)歷4次軌道調(diào)整，上升器于軌返組合體前方約50公里、上方約10公里位置時(shí)，軌返組合體通過近程自主控制逐步靠近上升器，完成軌道交會。緊接著，軌道器配置的3套K形抱爪對準(zhǔn)上升器連接面的3根連桿，通過將抱爪收緊實(shí)現(xiàn)兩器緊密連接，專家稱這一過程就像是運(yùn)動員用手握住接力棒的動作，最后精準(zhǔn)完成交會對接。

　　完美實(shí)現(xiàn)“太空牽手”后，裝載著月球背面樣品的容器從上升器被安全轉(zhuǎn)移至返回器中。而軌返組合體將環(huán)月飛行，進(jìn)行地月轉(zhuǎn)移，在地球附近返回器攜帶著月球樣品穿越大氣層，最終著陸在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場。