滿載“月壤”歸故鄉

2024-06-27 17:38:30 來源：中國青年網

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嫦娥六號回家了！

5月3日從海南文昌出發，經過53天漫長的旅程，攜帶著月球背面“土特產”的嫦娥六號終于載譽歸來——6月25日，嫦娥六號返回器準確著陸于內蒙古四子王旗預定區域。來自國家航天局的消息稱其工作正常，標志著探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功，實現世界首次月球背面采樣返回。

從月球高速飛向地球，經受數千攝氏度高溫的重重考驗，數十萬公里的歸家路環環相扣、不容有失。嫦娥六號上演“踩剎車”“打水漂”“開傘花”，中國航天人護佑其安穩回家，在人類探月歷史上書寫了濃墨重彩的一筆。

中國科學院院士、航天科技集團五院技術顧問葉培建用一首詞迎接嫦娥六號回家，其中寫道：“借問仙女來何方？六姑娘答：自地球華夏。廿年探月捷報連，今日月宮取寶，五星紅旗，展中華風采，告慰先賢。”

“打水漂”踩剎車

從月球高速飛向地球可謂風馳電掣，如何減速成為嫦娥六號返回器安全回家的關鍵。在返回階段，太空上演了接近第二宇宙速度（約為11.2千米/秒）的“打水漂”。

太空“打水漂”，其標準術語為“半彈道跳躍式返回”，即嫦娥六號返回器要兩次進入地球大氣層。從距離地球高度來看，返回器首先以接近第二宇宙速度進入大氣層，之后從逐漸“親近”地球變為遠離地球，并穿出大氣層，就像打了一個水漂。

航天科技集團五院專家指出，數千公里大氣層的阻力，以及航天器與大氣層摩擦產生的熱量可以快速消耗嫦娥六號返回器的能量，使返回器穿出大氣層時的速度降到第一宇宙速度（約7.9千米/秒）以下，不再具備環繞地球飛行的條件。

隨后，返回器再次下落，以類似神舟飛船的返回過程返回地球，后面的回家方式就輕車熟路了。

早在2014年，我國發射探月工程三期再入返回飛行試驗器時，設計師就提出了這種返回方式。嫦娥五號任務是第二次采用該項技術，如今嫦娥六號任務的連續成功，再次驗證了該項技術的強適應性、高精準度和高穩定性。

6月25日13時20分許，北京航天飛行控制中心通過地面測控站向嫦娥六號軌道器和返回器組合體注入高精度導航參數。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，軌道器按計劃完成軌道規避機動。

13時41分許，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。

五院專家表示，在太空“打水漂”的最大風險在于第一次進入大氣層。其間，既要利用大氣層阻力盡量降低返回器速度，又要保證返回器有足夠“力氣”再次躍入太空，同時還要讓返回器保持一定的飛行路徑，并能在固定位置穿出大氣層。駕駛嫦娥六號返回器完成這一高難度動作的正是“舵手”GNC（制導、導航與控制）系統。

他告訴記者，為了讓嫦娥六號返回器能順利跳起、準確著陸，我國研制團隊前期開展了大量試驗，模擬了上千萬條飛行路線，確保返回過程順利。

傘花在空中綻放

如果說神舟載人飛船返回艙回家“令人牽腸掛肚”，那么，嫦娥六號返回器回收則是“讓人望眼欲穿”。

6月25日，在嫦娥六號返回器降至距地面約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。

紅白相間的傘花在內蒙古阿木古郎草原上空綻放，意味著嫦娥六號的回家路即將走完。在落地過程中，一小一大兩級降落傘先后“綻放”。

第一級減速傘是只有2平方米的“小花”，對返回器進行初級減速，并在“踩剎車”后分離拉出主傘；第二級降落傘是面積約為50平方米的“大花”，負責把返回器速度由300公里每小時降至不超過50公里每小時，護送“月球土特產”安全抵達地面。

兩朵“紅花”綻放的背后，還有回收控制器、壓力高度控制器、過載開關等“綠葉”相襯。其中，回收控制器是回收系統的“大腦”，在返回器距離地球數千公里時，它便“蘇醒”進入預備狀態。

嫦娥六號返回器進入大氣層后，回收系統的另一位“成員”壓力高度控制器，如“耳朵”一般，時刻聆聽著外面的“風聲”，通過“耳膜”感受壓力，計算出返回器所處高度。當高度達到預定的10公里附近時，它就向回收系統的“大腦”發出信號，“大腦”隨即發出點火命令。接到命令后，四只負責彈傘艙蓋的彈射器好比“推手”，將傘艙蓋瞬間推出。

當嫦娥六號返回器在地面穩穩站立，安裝在返回器“腳底板”上的過載開關，在感受到落地沖擊后告知“大腦”，確認它已經平穩著陸。

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。

6月的阿木古郎草原正值春夏之交，大風、雷暴、沙塵、陣雨等時有發生，天氣瞬息萬變，氣候情況異常復雜，給返回搜索任務帶來不小的挑戰。

“相較于東風著陸場，四子王旗著陸場強對流天氣更多、強度更強、變化更加劇烈，對流云團往往在十幾分鐘之內便能從比較薄的云團發展成深厚的積雨云，風速甚至在幾分鐘之內便從4米每秒增加到20米每秒。”酒泉衛星發射中心的盛文杰說。

任務正式進入準備階段后，盛文杰又和任務團隊成員共同編寫了著陸場氣象實況顯示小程序，做出風向、風速、降水、能見度以及淺層風測量系統實時繪圖等天氣信息的顯示頁面，為“嫦娥”歸來精準“把脈”天氣。

一次，天氣雷達回波圖上顯示，對流云團正在快速聚集。隊員們迅速組織氣象會商，并立刻發布對流天氣預警，就在預警發布的短短十幾分鐘后，著陸場區內的第一次陣風便刮了過來，與他們的判斷完全一致。

阿木古郎蒙古語意為“平安”。如今，盛文杰和團隊在這片草原上，成功接到了嫦娥六號和月背“土特產”。

嫦娥六號“大考”更具挑戰

嫦娥六號返回器安全著陸后，見到它的人都被其烏黑的外表所震撼，那是被大氣層燒蝕過的斑駁痕跡。這般外表，見證了它這一路旅程的艱辛。

在國際上，探月任務的成功率只有一半左右。我國探月工程自2004年1月正式立項以來，交出了從嫦娥一號到嫦娥五號連戰連捷、100%圓滿成功的答卷，創造了世界月球探測史的中國紀錄。今年恰逢工程立項20周年，嫦娥六號出征進場，嫦娥探月再迎“大考”。

“這是人類首次月背采樣返回的任務。”葉培建說，由于人類對月球背面的環境認識并不充分，這趟月背之旅面臨了很多困難和挑戰。

在嫦娥六號發射場工作期間，國際上進行了3次探月任務，均不同程度遭遇了挫折。美國“游隼”號月球著陸器發生推進劑泄漏，登月失??；日本SLIM探測器登月后，太陽能電池無法正常發電；美國“奧德修斯”著陸器落月過程發生故障，2條著陸腿折斷導致傾倒……有人問：中國人這次行不行？

5月3日，搭載著嫦娥六號探測器的長征五號遙八運載火箭在大雨中準時點火升空，沖破云層，直上九天，中國航天人接棒守護。

經過軌道修正、近月制動，嫦娥六號探測器順利進入環月軌道飛行。此后，探測器經歷著陸器和上升器組合體、軌道器和返回器組合體的分離，在鵲橋二號中繼星支持下，著陸器和上升器組合體實施環月降軌及動力下降，于6月2日精準著陸在月球背面南極-艾特肯盆地預選區域并開展采樣工作。

這是繼嫦娥四號之后，人類航天器的第2次在月背軟著陸。之后，嫦娥六號進行智能快速采樣，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，并開展相關科學探測。表取完成后，嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開，實現我國首次在月球背面獨立動態展示國旗。

6月4日，嫦娥六號完成世界首次航天器在月球背面起飛，完成與軌道器和返回器組合體之間的交會對接及樣品轉移。

在新聞畫面中，嫦娥六號在月背表采時留下的圖案因為與“中”字相像，迅速引發熱議。研制團隊成員告訴記者，這個圖案并不是設計而來的，而是任務實施的結果；因為月背環境特殊，它或將長久地留在那里。

此后，嫦娥六號軌道器和返回器組合體經歷了13天環月等待，此后在完成2次月地轉移入射、1次軌道修正后，返回器于6月25日與軌道器分離，并攜帶月背樣品重返地球。

“越是難走的路，越想走一走。”這是嫦娥團隊常說的一句話。

為什么不去“月球正面采樣返回”或“月球南極采樣返回”，而是選擇了“月球背面南極—艾特肯盆地采樣返回”這個最難的目標？五院嫦娥六號探測器研制人員這樣解釋：“我們通過嫦娥五號任務，已經掌握了去月球正面的能力，再做一次也能‘比較輕松’地實現；但是，這并不是我們能做到的全部。”

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。

“如今，嫦娥六號已從38萬公里外的月球背面攜帶月壤順利返回，我們的任務結束了，但‘嫦娥奔月’的故事未完待續。”航天科技集團阮劍華說。