嫦娥六號在人類歷史上首次實現月球背面采樣返回
攬月歸來
中央紀委國家監委網站 柴雅欣
6月25日14時7分，嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古四子王旗預定區域，探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功。 新華社記者 貝赫 攝
圖為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返回器即將著陸的動畫模擬畫面。 新華社記者 金良快 攝
6月25日14時7分，嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古四子王旗預定區域。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平發來賀電，代表黨中央、國務院和中央軍委，向探月工程嫦娥六號任務指揮部并參加任務的全體同志致以熱烈祝賀和誠摯問候。
嫦娥六號任務自發射后歷經53天，11個飛行階段，突破了月球逆行軌道設計與控制、月背智能快速采樣和月背起飛上升等關鍵技術，首次獲取月背的月球樣品，并搭載4臺國際載荷，開展了務實高效的國際合作。嫦娥六號在人類歷史上首次實現月球背面采樣返回，是我國建設航天強國、科技強國取得的又一標志性成果。
提前集結、觀云測雨、測控“指路”，為“嫦娥”回家一路護航
5月3日17時27分，嫦娥六號探測器由長征五號遙八運載火箭在中國文昌航天發射場發射，之后準確進入地月轉移軌道，發射任務取得圓滿成功。往后的53天里，人們為每一個關鍵節點而屏息凝神，也為傳回的每一條捷報而欣喜雀躍。
翩然一落扣人心弦。主動減速、快速調整、迅速接近、精準選點、穩步著陸……6月2日6時23分，嫦娥六號著陸器和上升器組合體在鵲橋二號中繼星支持下，成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地預選著陸區。
月背“挖土”舉世矚目。6月2日至3日，嫦娥六號順利完成在月球背面南極-艾特肯盆地的智能快速采樣，并按預定形式將珍貴的月球背面樣品封裝存放在上升器攜帶的貯存裝置中。
月面起飛萬無一失。6月4日，攜帶月球樣品的嫦娥六號上升器自月球背面起飛，隨后成功進入預定環月軌道。嫦娥六號完成世界首次月球背面采樣和起飛。
旗開月背載入史冊。表取采樣完成后，嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。這是中國首次在月球背面獨立動態展示國旗。
“太空之吻”驚險浪漫。6月6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的交會對接，隨后將月球樣品容器安全轉移至返回器中。這是我國航天器繼嫦娥五號之后，第二次實現月球軌道交會對接。
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環環相扣、步步關鍵。再入回收階段是嫦娥六號任務的最后一個環節，酒泉衛星發射中心航天搜救隊提前集結隊員裝備，開展嫦娥六號探測器搜索回收的各項準備工作。
“相較于嫦娥五號任務，我們的設備性能有了大幅提升，地面分隊綜合通信車、指揮調度車全面升級，空中分隊超短波電臺抗干擾能力和吊艙捕獲能力也更加突出，加上快速便攜站的開通，讓現場圖像、話音的傳輸更加高效，助力我們完成好此次任務。”酒泉衛星發射中心航天搜救隊劉澤龍說。
觀云測雨。內蒙古四子王旗阿木古郎草原是嫦娥六號返回器的主著陸場，6月當地天氣瞬息萬變，氣候情況異常復雜。為了迎接嫦娥六號返回器著陸，酒泉衛星發射中心氣象分隊提前一個月進駐四子王旗著陸場，整理匯總了近十年700多萬條氣象數據，并重點利用轉場雷達對可能出現的強對流天氣進行氣候背景分析等，為任務提供氣象保障。
測控“指路”。嫦娥六號在返回地球途中，由西安衛星測控中心佳木斯深空站、喀什深空站、青島測控站等站點組成的深空測控網持續接收、記錄探測器遙測及數傳數據、實施上行遙控、軌道測算以及干涉測量原始數據的采集記錄與傳輸等，為“嫦娥”回家一路護航。
兩次進入大氣層實施兩次氣動減速，兩次綻放“紅白傘花”護佑返回器穩穩降落
在距南大西洋海平面高約5000公里處，嫦娥六號軌道器與返回器正常解鎖分離，軌道器按計劃完成軌道規避機動。嫦娥六號返回器在距地面高度約120公里處，以接近第二宇宙速度（約為11.2千米/秒）高速在大西洋上空第一次進入地球大氣層，實施初次氣動減速。下降至預定高度后，返回器在印度洋上空向上跳出大氣層，到達最高點后開始滑行下降。之后，返回器再次進入大氣層，實施二次氣動減速。
兩次進入大氣層如同在太空中“打水漂”，標準術語為“半彈道跳躍式返回”。返回器在第一次以近第二宇宙速度進入大氣層后，要經歷從一步步靠近地球再到一點點遠離地球并沖出大氣層的過程，就像打了一個水漂。這樣的設計，就是要利用數千公里大氣層的阻力和與大氣摩擦產生的熱量快速消耗返回器的能量，以使其再次沖出大氣層時速度降到第一宇宙速度之下，不再具備環繞地球飛行的條件而第二次進入大氣層。
“‘太空水漂’采用的核心技術是月球采樣返回任務的關鍵技術。”據研制人員介紹，此前嫦娥五號任務采用的也是同一項技術，嫦娥六號任務的成功再次驗證了該項技術的強適應性、高精準度和高穩定性。
若將嫦娥六號的地月之旅比作一場接力賽，那著陸回收便是沖刺一棒。“嫦娥六號回收分系統的工作，主要是通過展開一系列氣動減速裝置，讓返回器以安全的速度著陸，并使地面人員成功回收。”中國航天科技集團劉大海說。
再入大氣層后，嫦娥六號如何逐步降速、穩穩一落？在降至距地面約20公里高度時，返回器轉入開傘姿態。約10公里高度時，返回器打開降落傘，完成最后減速并保持姿態穩定，隨后準確在預定區域平穩著陸。負責搜索回收任務的發射場與回收系統技術人員，根據北京中心通報的落點位置信息，規劃行動路徑，開展返回器搜索，及時發現目標，確認返回器狀態正常，有序開展回收工作。
據了解，降落傘以兩級減速的方式，綻放兩次“紅白傘花”，護佑返回器穩穩降落。其中，第一級降落傘是一朵只有2平米的“小花”，即減速傘，負責對返回器進行初級減速，并在踩完“剎車”后分離拉出主傘。第二級降落傘是一朵約50平米的“大花”，即主傘，負責把返回器速度由300公里每小時降低到不超過50公里每小時，最終將月球“土特產”安全送達地面。
“嫦娥六號回收分系統繼承了一部分神舟飛船回收分系統的設計，但是嫦娥六號屬于深空探測器，對輕量化的要求高，重量、體積都比神舟飛船小，返回器質量特性、外形也有變化，因此降落傘設計、開傘方式等也有不同。我們通過柔性多級連接等方式，解決了在輕量化設計前提下開傘過程的穩定性等問題。”劉大海說。
返回器被灼燒后的烏黑外殼令人印象深刻。嫦娥六號返回器雖然個頭小，但是由于再入速度快，高溫燒灼不可避免。為保證嫦娥六號返回器既防熱又能抗燒蝕，研制人員充分借鑒了嫦娥五號返回任務的寶貴經驗，根據不同部位耐燒灼和隔熱的具體需求與指標，制備了一件量身定制的“貼心防熱衣”，為其安全順利返回地球家園提供保障。
返回器的金屬殼體是目前航天器研制體系中難度最高的一類。據負責嫦娥六號返回器零組件的研制人員回憶，“從工藝設計、數控編程到數控加工，無一不感嘆其結構之復雜、難度之高”。為此，研制人員從工藝仿真、工裝設計和工藝流程等全研制流程進行了迭代細化和優化，保證了艙體零件高精度研制和艙體焊前低應力裝配，最終確保返回器的各項尺寸精度指標達到設計要求，圓滿完成返回任務。
月球是人類開展地外空間探索的理想基地，我國探月的腳步將邁得更遠
按計劃，回收后的嫦娥六號返回器在完成必要的地面處理工作后，將空運至北京開艙，取出樣品容器及搭載物。國家航天局將擇機舉行交接儀式，正式向地面應用系統移交月球樣品，后續開展樣品儲存、分析和研究相關工作。
對探月工程技術人員來說，嫦娥六號回家意味著任務凱旋；而對地面應用系統的科學家來說，月球背面樣品的分析與研究工作即將開始。此前，人類月球樣品采集任務都集中在月球正面。嫦娥六號首次獲取月球背面樣品，再一次填補了月球樣品的空白，對豐富人類月球起源和演化認知、更好地了解地球具有重要的科學價值。
“目前在月球采集到的所有樣品對月表的覆蓋是不超過8%，如果想更深入研究月球演化，樣品覆蓋比例越高越好。”中國科學院地質與地球物理研究所研究員賀懷宇說，月球背面樣品巖石的類型，將影響到科研人員對于月球演化模型的推測，有可能得到重大突破。
月背樣品令人期待，而嫦娥五號帶回的月壤樣品研究已有碩果。2020年12月17日，嫦娥五號從月球帶回1731克月壤樣品，這是人類首次獲得的月表年輕火山巖區樣品，也是中國科學家第一次擁有屬于自己的地外天體返回樣品。3年多來，國家航天局已向國內131個研究團隊發放7批次共85.48克科研樣品，第一批國際申請已完成專家評審。目前共產出105篇科技論文，尤其發現了月球第六種新礦物“嫦娥石”，通過樣品的地質定年將月球火山活動結束時間推遲了約8億年，創新發現太陽風成因機制等科學成果。
2004年1月23日，中國探月工程正式立項，并被命名為“嫦娥工程”。跨越二十載，中國探月人弘揚探月精神，勇攀科技高峰，取得了舉世矚目的重大成就，走出一條高質量、高效益的月球探測之路。如今，探月工程“繞、落、回”三步走戰略目標已順利完成，探月工程四期持續推進。展望未來，我國將陸續實施嫦娥七號、嫦娥八號任務，并構建國際月球科研站基本型，開展月球環境探測和資源利用試驗驗證；2030年前，我國還計劃實現載人登月。
攬月而歸，逐夢而行。從“嫦娥”奔月到“玉兔”漫步，從繪制高清全月圖到月背攜寶歸來，每一次奔赴星河，都是對未知的勇敢挑戰；每一次探月歸來，都澎湃著國人仰觀宇宙的壯志豪情。月球是人類開展地外空間探索的理想基地，我國探月的腳步也將邁得更遠。