嫦娥六號模擬畫面。

　　中國航天科技集團(tuán)五院供圖

　　嫦娥六號著陸器和上升器組合體著陸月背的模擬動畫畫面。

　　國家航天局供圖

　　核心閱讀

　　6月2日6時23分，經(jīng)歷約15分鐘的降落飛行后，嫦娥六號著陸器和上升器組合體成功軟著陸于月球背面的南極—艾特肯盆地區(qū)域預(yù)定地點，跨過充滿挑戰(zhàn)的“落月”難關(guān)，向“人類首次月球背面自動采樣返回”目標(biāo)邁進(jìn)了關(guān)鍵一步。

　　高質(zhì)量通信保障穩(wěn)穩(wěn)落月

　　嫦娥六號探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器組成。落月前，探測器首先要進(jìn)行組合體分離。由軌道器和返回器組成的軌返組合體繼續(xù)在月球軌道上飛行，著陸器和上升器組成的著上組合體分離后著陸月球，開展后續(xù)采樣任務(wù)。

　　6月2日6時9分，北京航天飛行控制中心精準(zhǔn)控制，在月球上方約18公里的軌道高度上，著陸器7500牛變推力主發(fā)動機(jī)啟動，著上組合體開始變軌下降。

　　北京航天飛行控制中心程艷合介紹，經(jīng)歷了主動減速、快速調(diào)整、接近、懸停、避障、緩速下降等過程，嫦娥六號著上組合體最終平穩(wěn)著陸于月球背面南極—艾特肯盆地。

　　自5月3日發(fā)射入軌以來，嫦娥六號探測器已經(jīng)在軌飛行約30天，在經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移、近月制動、四器組合體分離、環(huán)月降軌等一系列關(guān)鍵動作后，完成了這“精彩一落”。

　　“嫦娥六號不僅要實現(xiàn)月背軟著陸，更將按計劃采集月球背面的月壤，工程創(chuàng)新多、風(fēng)險高、難度大，穩(wěn)穩(wěn)落月的背后，凝結(jié)著眾多科研人員的智慧和積淀。”嫦娥六號任務(wù)新聞發(fā)言人、國家航天局探月與航天工程中心副主任葛平說。

　　降落月背，首先要選好址。相比嫦娥五號著陸的月球正面，月球背面地形更為崎嶇，預(yù)選著陸區(qū)南極—艾特肯盆地整體地勢較低且撞擊坑分布更多，光照和測控更易受到地形遮擋影響，這給選址帶來更大挑戰(zhàn)。

　　中國航天科技集團(tuán)五院嫦娥六號探測器研制人員介紹，為盡可能找到理想著陸地址，研制團(tuán)隊借鑒以往型號選址的經(jīng)驗，建立了一套適用于月背著陸的選址方法。比如，科研人員借助嫦娥二號探測器影像制成的全月7米分辨率數(shù)字正射影像及20米分辨率的數(shù)字高程模型產(chǎn)品，為嫦娥六號尋找坡度較小的平坦區(qū)域。

　　確認(rèn)著陸區(qū)后，科研人員又對著陸區(qū)的地形地貌、地質(zhì)條件等進(jìn)行了多輪復(fù)核與研究工作，進(jìn)一步降低著陸風(fēng)險，保證選址區(qū)域分析完備、選址約束考慮全面、選址結(jié)果可信可用。

　　由于嫦娥六號的落點在月背，落月過程在地球上不可見。雖然嫦娥六號具有“自主落月”的能力，但實時掌握各項數(shù)據(jù)、隨時發(fā)出控制指令才能讓“地球家人”及時掌握任務(wù)的實施過程。保障穩(wěn)穩(wěn)落月，高質(zhì)量通信非常關(guān)鍵。

　　今年3月，鵲橋二號中繼星提前到達(dá)月球軌道，確保嫦娥六號在月背不會“失聯(lián)”，為地月之間架起“溝通的橋梁”。

　　一系列創(chuàng)新讓地球與月背之間大量的數(shù)據(jù)通信成為可能，讓不可見的月背降落“盡在掌握”。中國航天科技集團(tuán)五院嫦娥六號探測器研制人員介紹，比如，得益于研制團(tuán)隊為其巧妙設(shè)計了環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道作為使命軌道，鵲橋二號中繼星遠(yuǎn)月點距離月面的最遠(yuǎn)距離約為1.6萬公里，不僅提高了鵲橋二號的通信速率和通信覆蓋能力，還可以節(jié)省衛(wèi)星燃料，在軌道上長期駐留。

　　接力避障選好落點

　　選址正確，還得落得準(zhǔn)確。實現(xiàn)這一目標(biāo)，中國航天科技集團(tuán)五院502所研制的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。

　　嫦娥六號著上組合體落月過程中，制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)就是“駕駛員”，需要在落月過程中完成“飛行軌跡控制”“安全著陸點選擇”“精準(zhǔn)控制”3項關(guān)鍵任務(wù)。

　　嫦娥六號著陸月背，障礙識別與落點選擇，兩次避障很關(guān)鍵。

　　專家介紹，在制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)智能自主的操控下，落月過程中，著上組合體會邊降落邊快速調(diào)整姿態(tài)，對預(yù)定著陸區(qū)域進(jìn)行拍照分析，剔除大型障礙物，進(jìn)而選擇著陸區(qū)域。然后，系統(tǒng)控制組合體飛向選定區(qū)域。這是第一次避障，即“粗避障”。

　　在距離月面更近的預(yù)定高度時，著上組合體開始實施關(guān)鍵的短暫懸停，并再次對月面進(jìn)行拍照，精確避開障礙，選定最終落點。這是第二次避障，即“精避障”。之后，開始避障下降和緩速垂直下降。

　　“粗精接力避障”是中國特有的技術(shù)，整個落月過程不需要人工干預(yù)。嫦娥六號穩(wěn)穩(wěn)落月，進(jìn)一步推動了該項技術(shù)走向成熟。

　　嫦娥六號落月的過程也是為后續(xù)上升器月面起飛選擇“發(fā)射場”的過程，落月為后續(xù)任務(wù)實施打下了堅實的基礎(chǔ)。

　　此外，為適應(yīng)月背降落，嫦娥六號制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)針對新的軌道以及鵲橋二號中繼星通信部分進(jìn)行了適應(yīng)性調(diào)整。由于嫦娥六號相比嫦娥五號要消耗更多的推進(jìn)劑，研制人員對系統(tǒng)進(jìn)行了針對性調(diào)整、優(yōu)化和升級，確保了落月精度又兼顧了資源使用的經(jīng)濟(jì)性。

　　“泊車?yán)走_(dá)”實現(xiàn)精準(zhǔn)測距

　　著陸月背不能沒有距離和速度信息的支持，否則嫦娥六號著陸器便會如同“盲人騎瞎馬”。針對這一痛點，中國航天科技集團(tuán)五院西安分院研制的微波測距測速敏感器，成為嫦娥六號著陸器的“泊車?yán)走_(dá)”。

　　科研人員介紹，“泊車?yán)走_(dá)”在著陸器接近月球表面時開始工作，會細(xì)致測量各項數(shù)據(jù)并進(jìn)行精確信息傳遞，以便使著陸器判斷著陸點和降落速度，確保嫦娥六號控制身姿順利“泊車”，為安全精準(zhǔn)著陸提供可靠保障。

　　落月的關(guān)鍵在于平穩(wěn)。嫦娥六號著上組合體在落月時，撞擊月面會形成較大的沖擊載荷，必須設(shè)計相應(yīng)的著陸緩沖機(jī)構(gòu)，保證探測器不翻倒、不陷落。

　　為經(jīng)受住“最后一落”的沖擊，中國航天科技集團(tuán)五院529廠為嫦娥六號定制了4條輕質(zhì)、高強(qiáng)的“腿”，即著陸緩沖機(jī)構(gòu)。

　　專家介紹，嫦娥六號每條著陸腿都由一個主腿、兩個副腿和一個足墊組成，各有分工，各司其職。在著陸前，采用了新型高強(qiáng)合金材料并作了特殊材料填充的主副腿協(xié)同工作，可在著陸時安全地支撐住探測器的身體，將各種沖擊力傳遞、吸收。

　　除了著陸緩沖機(jī)構(gòu)，嫦娥六號著陸器還搭配了4個被稱為“足墊”的圓形“大腳掌”。其盆狀結(jié)構(gòu)以及設(shè)計巧妙的“足弓”，可以起到更好的緩沖作用，防止探測器在著陸月背時摔倒，提升嫦娥六號落月時的舒適“腳感”。

　　在著陸器的動力下降階段，中國航天科技集團(tuán)五院510所研制的著陸緩沖機(jī)構(gòu)信號裝置也派上了用場。研制人員介紹，當(dāng)著陸器到達(dá)月球表面預(yù)定高度時，該設(shè)備就會被觸發(fā)并產(chǎn)生信號，著陸器明確自身的展開狀態(tài)，準(zhǔn)備在月面著陸。落月信號裝置會在著陸“足墊”接觸月面時，受月面反作用力觸發(fā)開關(guān)，關(guān)閉反推發(fā)動機(jī)，從而保證探測器安全平穩(wěn)落下。

　　落月后，嫦娥六號傳回了著陸影像，并正式開始持續(xù)約2天的月背采樣工作。完成月面工作后，嫦娥六號將踏上回家的旅程。葛平介紹，經(jīng)過上升器月面起飛上升、軌返組合體與上升器完成交會對接等環(huán)節(jié)后，嫦娥六號將著陸于內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗預(yù)定著陸區(qū)，完成這場歷時50多天的地月往返之旅。