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

2024年6月25日14時(shí)7分，嫦娥六號(hào)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(hào)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(bào)道】6月25日14時(shí)7分，嫦娥六號(hào)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(hào)任務(wù)取得圓滿成功。嫦娥六號(hào)任務(wù)自發(fā)射后歷經(jīng)53天、11個(gè)飛行階段，突破了月球逆行軌道設(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)，首次獲取月背的月球樣品，這是我國建設(shè)航天強(qiáng)國、科技強(qiáng)國取得的又一標(biāo)志性成果。

嫦娥六號(hào)回家之路怎么走？

25日13時(shí)20分許，北京航天飛行控制中心通過地面測(cè)控站向嫦娥六號(hào)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(jì)劃完成軌道規(guī)避機(jī)動(dòng)。

13時(shí)41分許，嫦娥六號(hào)經(jīng)歷了回家路上驚心動(dòng)魄的時(shí)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(jìn)入地球大氣層，實(shí)施初次氣動(dòng)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(dá)最高點(diǎn)后開始滑行下降。之后，返回器再次進(jìn)入大氣層，實(shí)施二次氣動(dòng)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(shí)7分，嫦娥六號(hào)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(hào)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(tuán)五院科研人員介紹，嫦娥六號(hào)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(jì)，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(shí)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(jìn)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(cè)校正制導(dǎo)技術(shù)。為了驗(yàn)證該項(xiàng)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(yàn)器并取得了圓滿成功，這是該項(xiàng)技術(shù)的首秀。嫦娥五號(hào)任務(wù)是第二次采用該項(xiàng)技術(shù)，嫦娥六號(hào)月背自主采樣返回任務(wù)的成功，再次驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)的強(qiáng)適應(yīng)性、高精準(zhǔn)度和高穩(wěn)定性。

除了減速，嫦娥六號(hào)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(hào)返回器充分借鑒了嫦娥五號(hào)返回任務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，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(shí)，返回器打開降落傘，以兩級(jí)減速的方式，綻放兩次“紅白傘花”。其中，第一級(jí)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(duì)返回器進(jìn)行初級(jí)減速，之后分離拉出主傘。第二級(jí)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(shí)降低到不超過50公里每小時(shí)，護(hù)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(hào)返回器即將著陸的動(dòng)畫模擬畫面。（圖源：新華社）

嫦娥六號(hào)如何實(shí)現(xiàn)月背“挖寶”？

嫦娥六號(hào)任務(wù)之前，人類共對(duì)月球進(jìn)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(duì)月背特別好奇，想了解不知道的東西；另一方面，嫦娥四號(hào)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(shí)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(jìn)一步研究?！敝袊皆鹿こ趟钠诳傇O(shè)計(jì)師、中國航天科技集團(tuán)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(hào)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(yuǎn)的月球樣品并加以研究，將幫助我們更好地認(rèn)識(shí)這顆星球。

嫦娥四號(hào)就著陸于該盆地的馮·卡門撞擊坑內(nèi)。在嫦娥四號(hào)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(cè)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(hào)的落點(diǎn)與月球正面北半球嫦娥五號(hào)的落點(diǎn)將大致呈現(xiàn)出中心對(duì)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(hào)取樣回放畫面。（圖源：新華社）

嫦娥六號(hào)如何實(shí)現(xiàn)月背“挖寶”？和嫦娥五號(hào)任務(wù)相同，嫦娥六號(hào)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(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。

鉆取所用的采樣裝置共有三層結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)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(jìn)時(shí)，取芯袋也會(huì)跟隨著取芯管向下運(yùn)動(dòng)，而鉆取到的月壤巖芯則會(huì)被頂進(jìn)袋內(nèi)，整個(gè)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(jí)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(shí)減輕自身重量，中國科學(xué)院金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列探索，最終研制出高強(qiáng)韌鋁基復(fù)合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實(shí)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(qiáng)度可以與鋼材媲美，同時(shí)重量減輕了65%。

2024年5月3日17時(shí)27分，嫦娥六號(hào)探測(cè)器由長征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射，之后準(zhǔn)確進(jìn)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(hào)在此次為期53天的月球探險(xiǎn)期間創(chuàng)造了多個(gè)“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(dú)立動(dòng)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(gè)從月球背面采集樣本并帶回地球的國家，這是中國太空計(jì)劃的一個(gè)里程碑式成就”“這是一項(xiàng)真正的技術(shù)壯舉”“中國太空計(jì)劃向前邁出重要一步”……國際社會(huì)密切關(guān)注嫦娥六號(hào)的月背之旅，認(rèn)為這是中國取得的一項(xiàng)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(shí)力不斷提升。

近年來，中國在月球探索方面取得長足進(jìn)步。2004年，中國正式開展月球探測(cè)工程，并以神話中月亮女神的名字命名為“嫦娥工程”。我國對(duì)于月球探測(cè)的整體戰(zhàn)略部署可以歸納為“探、登、駐”。“探”，即探測(cè)，主要指獲取月球各類相關(guān)信息?！暗恰保摧d人登月?！榜v”，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(xiàng)科研工作。

前三期探月工程也可歸納成三個(gè)字，“繞、落、回”?！袄@”，即發(fā)射能夠長期環(huán)繞月球?qū)υ虑蜻M(jìn)行遙感探測(cè)的衛(wèi)星。“落”，即落到月球表面完成一系列科考工作?！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(shí)施，由嫦娥四號(hào)、嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)4次任務(wù)組成。嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)了世界首次月球背面軟著陸巡視探測(cè)；嫦娥六號(hào)剛剛實(shí)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(hào)和嫦娥八號(hào)將構(gòu)建月球科研站基本型，開展月球環(huán)境探測(cè)等任務(wù)。

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

(資料來源：央視新聞、人民日?qǐng)?bào)、我們的太空、中國航天報(bào))