近日，嫦娥六號上升器成功與軌道器和返回器組合體完成月球軌道交會對接，并將月球樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。此刻，嫦娥六號軌道器和返回器組合體正在環(huán)月軌道上飛行，等待著將月背珍寶帶回地球。

　　從降落月面到采集月壤，再到封裝拍照、起飛對接……在環(huán)環(huán)相扣的“奔月”過程中，關(guān)鍵核心技術(shù)提供支撐助力。一系列敢為人先的創(chuàng)新設(shè)計，讓嫦娥六號的每一步都走得穩(wěn)健、安全。

　　

　　落月更準更穩(wěn)

　　與月球正面相比，月球背面地形更為崎嶇。嫦娥六號落月所在的南極—艾特肯盆地區(qū)域地勢較低、大大小小的撞擊坑分布多，光照和測控更易受到地形遮擋影響，這些因素都給安全落月帶來嚴峻挑戰(zhàn)。

　　自主軟著陸的避障技術(shù)是深空探測研究的熱點和難點。為了落得準，嫦娥六號攜帶了多個敏感器，通過光學(xué)、微波等方式自動判斷具體的著陸地點。其中，“激光測距敏感器”可以向月面發(fā)射激光脈沖，通過測量月面回波脈沖信號與激光發(fā)射脈沖信號的時間間隔，為嫦娥六號探測器提供精確的距離信息。

　　“激光三維成像敏感器”工作于風險最高的懸停避障階段。敏感器可掃描預(yù)選著陸區(qū)，快速完成三維成像，實時修正預(yù)定落點，幫助和引導(dǎo)嫦娥六號尋找平坦的安全著陸區(qū)，防止出現(xiàn)撞擊坑或障礙。敏感器保障著陸器落地傾角平穩(wěn)，為后續(xù)取樣與返回任務(wù)提供了完美的平臺姿態(tài)，再次證明中國具備在月面實現(xiàn)著陸器精確避障能力。

　　軟著陸月背前，嫦娥六號著陸器和上升器組合體經(jīng)受了“最后一落”的沖擊。由航天科技集團五院529廠量身定制的“纖纖美腿”，讓嫦娥六號落月更輕盈。

　　嫦娥六號組合體在落月時，撞擊月面形成較大的沖擊載荷，必須設(shè)計相應(yīng)的著陸緩沖機構(gòu)，保證探測器不翻倒、不陷落。為此，科研人員為嫦娥六號定制了4條輕質(zhì)、高強的“腿”，即著陸緩沖機構(gòu)。每條著陸腿都由一個主腿、兩個副腿和一個足墊組成，采用新型高強合金材料制作，并作了特殊材料填充。在著陸前，主副腿協(xié)同工作，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。

　　嫦娥六號著陸器搭配了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”起到了更好的緩沖作用，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”。

　　取樣種類更豐富

　　在月背停留約49小時，嫦娥六號著陸器配置的采樣監(jiān)視相機、月壤結(jié)構(gòu)探測儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷儀器，開展了月表形貌及礦物組分探測與研究、月球淺層結(jié)構(gòu)探測等科學(xué)探測任務(wù)。其中，月球礦物光譜分析儀對月壤的光譜特征信息進行了記錄。

　　據(jù)介紹，此次月球礦物光譜分析儀采用了月球表面原位光譜探測技術(shù)，國際上首次實現(xiàn)在月表復(fù)雜場景下對礦物近距離且不破壞賦存狀態(tài)的高分辨率光譜實時探測。分析儀不僅可以分析采樣區(qū)的礦物組成分布，還能夠關(guān)注月壤中是否含有水，為破解月球起源與演化等科學(xué)難題提供了新的視角。

　　此次嫦娥六號在月球背面“挖土”的地點所處緯度更高，月壤的風化程度相比低緯度地區(qū)更加不充分，月壤的石塊含量可能會更多，這對地面規(guī)劃和采樣機構(gòu)帶來了挑戰(zhàn)。

　　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，主要采樣目標是月球表面的風化層樣品。

　　此次嫦娥六號鉆取所用的采樣裝置共有3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。當鉆頭向下鉆進時，取芯袋也會跟隨著取芯管向下運動，鉆取到的月壤巖芯則會被頂進袋內(nèi)。

　　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%。

　　地月通信更暢通

　　要將38萬公里之外的月球土壤在無人條件下進行打包封裝，并歷經(jīng)空間飛行、再入返回等步驟，如何維持月球樣品原態(tài)非常重要。為此，研制團隊突破多項關(guān)鍵核心技術(shù)，確保嫦娥六號完成自動密封任務(wù)。

　　如何實現(xiàn)自動密封？據(jù)介紹，為保證取得的樣品在提芯過程中不發(fā)生掉落，研制團隊采用了特定封口方案。封口器采用扭轉(zhuǎn)密閉式結(jié)構(gòu)，并進行大應(yīng)變材料設(shè)計，具有低力載、高可靠的特點，長時間處于大變形承載狀態(tài)下不發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象，實現(xiàn)簡單可靠的封口。

　　針對采集的月壤樣品具有可變形特征，嫦娥六號探測器還專門設(shè)計了特殊的提芯拉繩，確保取芯軟袋具有確定的幾何形狀，方便樣品傳送和轉(zhuǎn)移。

　　嫦娥六號以及探月工程四期后續(xù)任務(wù)，其著陸探測以及采樣的地點主要位于月球南極和月球背面地區(qū)，需要功能更廣、性能更強的中繼星架設(shè)起月球?qū)Φ厍蛐碌摹爸欣^通信站”，解決月球背面探測器與地球間的通信和數(shù)傳問題。在嫦娥六號任務(wù)過程中，作為“奔月先行者”的鵲橋二號中繼星順利“搭橋”，保證了地月數(shù)傳鏈路的連續(xù)性。

　　為了大幅提高通信速率，鵲橋二號中繼星首次使用了環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道，有利于在軌道上長期駐留。嫦娥六號任務(wù)中，研制團隊將鵲橋二號中繼星前向鏈路（從中繼星到月面探測器）和返向鏈路（從月面探測器到中繼星）的最高碼速率提高了近10倍，對地數(shù)據(jù)傳輸鏈路的最高碼速率提高了近百倍。

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