【侠客岛丨解局】嫦娥六号在月背挖土，我看“中”！

“大家好，我是嫦娥六号，现在我正在月球挖土。”
这两天，一个IP显示在月球、名叫“嫦娥六号月球探测器”的微博账号火了，粉丝量1天突破10万——来自中国、边挖土边晒自拍的嫦娥六号，刚刚完成了世界首次月背采样和起飞。
这是人类月球探测史上的一个重要时刻。

6月3日，嫦娥六号携带的“移动相机”自主移动后拍摄并回传的着陆器和上升器合影。图源：国家航天局

一
嫦娥六号有多特别？
2020年12月，嫦娥五号任务圆满成功，中国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。
嫦娥六号，是探月工程四期的一次重要任务，不仅要实现月背软着陆，更要按计划采集月背月壤，被CNN评价为“中国迄今为止最复杂的机器人探月任务”。
为什么选在月背？
由于潮汐锁定，月球的一个面永远无法面向地球，这也就是所谓的“月之暗面”。采集月背样品进行分析研究，可以填补人类获取月球背面样本的空白，深化人类对月球成因、太阳系演化历史等的认知。
在嫦娥六号“奔月”前，人类对月球共进行了10次采样，都位于月球正面。此次嫦娥六号探测器着陆区，处于月背的南极—艾特肯盆地，该区域被公认是月球上最大、最古老、最深盆地，具有重要的科研价值。
落点在月背，意味着落月过程在地球上不可见，月球本身也会阻挡地月通信。为此，科研人员研发了鹊桥二号中继星，让其在今年3月提前到达月球轨道等候，为地月之间架起“传声筒”。
中国航天科技集团五院嫦娥六号探测器研制人员介绍，团队为鹊桥二号设计了环月大椭圆冻结轨道，不仅提高了通信速率和通信覆盖能力，还能节省卫星燃料，有利于在轨长期驻留。嫦娥六号完成落月、月背采样、月面起飞等任务，都离不开鹊桥二号的支持。

嫦娥六号着陆器降落相机拍摄影像图（图源：国家航天局供图）

二
6月2日6时23分，嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功软着陆于月球背面。
精彩一落的背后，是一系列挑战。
首先是精准的轨道设计：去往月背，嫦娥六号不能走嫦娥五号的“老路”，而要踏上一条全新的逆行环月轨道。为达成既调整轨道又不增加推进剂消耗的目的，设计师让嫦娥六号先后3次“刹车”，充分利用从月球捕获到下降前的20多天飞行时间，高精度瞄准着陆点，等待最佳降落时机。
其次是落得稳和准：南极—艾特肯盆地整体地势较低，且撞击坑分布较多，为尽可能找到理想着陆地，科研人员建立了一套适用于月背着陆的选址方法——
比如借嫦娥二号探测器影像制成的全月7米分辨率数字正射影像及20米分辨率的数字高程模型产品，为嫦娥六号寻找坡度较小的平坦区域；又如对着陆区地形地貌等进行多轮复核，保证选址区域分析完备、约束考虑全面。
嫦娥六号落得准，作为“驾驶员”的制导导航与控制系统发挥了重要作用，在落月过程中完成了飞行轨迹控制、安全着陆点选择、精准控制3项关键任务。
在“驾驶员”操控下，“着上组合体”边降落边快速调整姿态，对预定着陆区域进行拍照分析，剔除大型障碍物，完成第一次避障（即“粗避障”）；在距离月面更近时，实施短暂悬停，再次给月面拍照，选定最终落点，完成第二次避障（即“精避障”）。
值得一提的是，粗精接力避障是中国特有的技术，整个落月过程无需人工干预。

嫦娥六号着陆器全景相机拍摄的影像图（图源：国家航天局）

三
落月后，嫦娥六号传回着陆影像，并进行了持续约2天的月背采样工作。
在月背“挖土”可是精细活儿。科研人员专门设计了两种模式：一是用机械臂携带采样装置采集月表土壤的“表取”，二是用钻杆钻入月球表层预定深度、采集较深层土壤的“钻取”，从而实现多点多样化自动采样。
挖到的土怎么保存？
月球表面环境复杂，为确保从“挖土”到封装一气呵成，同时历经空间飞行、再入返回过程而不被地面环境污染，科研人员研制了一套专门装置，能在月表自动承接、密封样品，将其“原汁原味”送回地球。
结束“挖土”后，嫦娥六号上升器起飞分“三步走”，即垂直上升、姿态调整和轨道射入3个阶段。
不同于地面航天器发射任务，月面起飞面临诸多挑战。比如，地面发射有发射场系统，月面起飞则需要将着陆器作为临时塔架；地面发射有保障团队，月面起飞的很多工作要靠航天器自己。
6月4日7时38分，在制导导航与控制系统操控下，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，上升器整个上升和入轨动作均智能自主完成。
不少网友注意到，这次嫦娥六号在蟾宫“挖土”，刚好挖出了一个“中”字。有科研人员说：“月球上没有大气，这里又是几十亿年前形成的地貌。我们的这个印记，可能会留在这里很久很久。”

嫦娥六号采样后，月表呈现一个“中”字。（图源：嫦娥六号月球探测器）

文/常言
编辑/点苍
来源/侠客岛微信公众号