嫦娥六號如何「月背挖寶」

6月25日14時7分，嫦娥六號返回器準確著陸於內蒙古四子王旗預定區域，工作正常，標誌著探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功，實現世界首次月球背面採樣返回。

5月3日，長征五號遙八運載火箭搭載嫦娥六號探測器在中國文昌航天發射場發射升空。探測器發射入軌後，先後經歷地月轉移、近月制動、環月飛行、著陸下降等過程。

為了讓嫦娥六號順利開展「蟾宮探寶」，科研人員在技術上進行了一系列精巧設計，通過精準定位著陸區、為嫦娥六號探測器配置多個敏感器、設計有緩衝功能的「著陸腿」等，確保其在月背平穩安全著陸。

此前，人類的月球「挖寶」旅程都是在正面進行的。相比2020年實現月球正面採樣返回的嫦娥五號任務，嫦娥六號任務在鵲橋二號中繼星的支持下，實施首次月球背面採樣並返回，工程創新多、風險高、難度大，需突破月球逆行軌道設計與控制、月背智能快速採樣、月背起飛上升等關鍵技術。

在研究中，科研人員發現月球背面月壤的內驅力、承載力都高於月球正面的月壤，這在一定程度上增加了採樣環境的不確定性和採樣難度。

月背「挖寶」到底怎麼挖？「此次月背採樣是先鑽取後表取，一次鑽取多次表取的方式，提高了採樣的可靠性和多樣性。」中國航天科技集團金晟毅介紹，兩種採樣方式的側重點各不相同。鑽取需要採集一定深度的月球次表層樣品，讓樣品種類更為豐富。鑽取採樣裝置有外鑽杆、取芯管和取芯袋三層結構，當鑽頭向下鑽進時，取芯袋也會跟隨著取芯管向下運動，而鑽取到的月壤則會被頂進袋內，整個過程就像「穿襪子」。而表取採樣則是在一片區域裡進行多次採樣，主要採樣目標是月球表面的風化層樣品。兩種方式實現的技術途徑、採集的月球樣品種類不一樣，科學價值也不同。

從採樣時間看，嫦娥六號的月面採樣時間相比嫦娥五號要少幾個小時，這主要歸功於智能採樣技術。金晟毅表示，嫦娥五號採樣的每個過程都需要地面發送指令，再讓機械臂去執行相應的動作。而嫦娥六號則採用了智能化採樣技術，一部分固定動作交給探測器去執行，實現近端閉環控制，有效減少了與地面交互的環節，提高探測器的預見處理能力，有效縮短採樣時間。

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，將樣品容器安全轉移到返回器中，這是我國太空飛行器繼嫦娥五號之後，第二次實現月球軌道交會對接，返回器攜帶月球樣品順利回家。

實現月球樣品「快遞」回地球的過程，需要上升器與軌返組合體進行一場「雙向奔赴」。其中，由於需執行地月往返、轉運樣本等任務，軌道器要與其他艙/器進行多次分離。中國航天科技集團李天義介紹，上升器從月球背面起飛進入環月飛行軌道後，先後經歷4次軌道調整，上升器於軌返組合體前方約50公里、上方約10公里位置時，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形抱爪對準上升器連接面的3根連杆，通過將抱爪收緊實現兩器緊密連接，專家稱這一過程就像是運動員用手握住接力棒的動作，最後精準完成交會對接。

完美實現「太空牽手」後，裝載著月球背面樣品的容器從上升器被安全轉移至返回器中。而軌返組合體將環月飛行，進行地月轉移，在地球附近返回器攜帶著月球樣品穿越大氣層，最終著陸在內蒙古四子王旗著陸場。（經濟日報記者 李思雨）

來源：經濟日報