记(ji)者(zhe)从国家航天局获悉，6月2日6时23分，嫦娥六号着陆器和上(shang)升器组合体在鹊桥二号中继星支持下，成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆(pen)地预选着陆区。嫦娥六号落月是我国实施的第五次(ci)地外天体软着陆，第四次(ci)月面软着陆，以及第二次(ci)月背软着陆。此次(ci)落月也为达(da)成“人类首次(ci)月球背面自动采样返(fan)回(hui)”目标又向前迈进了关键(jian)一步。
着陆器与(yu)上(shang)升器组合体成功着陆后，着陆器将通过鹊桥二号中继星，在地面控制下，进行太阳翼和定(ding)向天线(xian)展开等状态检查与(yu)设置工作，此后正式开始(shi)持续约2天的月背采样工作，通过钻具(ju)钻取和机械(xie)臂表取两种方式分别采集(ji)月壤样品和月表岩石，实现多点、多样化自动采样。
嫦娥六号落月示意图。中国航天科技集(ji)团第五研究院供图
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降落月背和选址都不简(jian)单
相比月球正面，月球背面地形更为崎岖，尤其是月球背面的南极-艾特肯盆(pen)地区域整体地势(shi)较(jiao)低且撞击坑分布更多。南极-艾特肯盆(pen)地被(bei)公认为月球上(shang)最大、最古老、最深的盆(pen)地，直径约2500公里，深度约13公里。光照和测控受到(dao)地形遮挡影响，给嫦娥六号落月选址工作带来(lai)了挑战。
此次(ci)嫦娥六号落月任务充分借鉴了我国多次(ci)地外天体软着陆的成功经验。其中，我国特有(you)的“粗精(jing)接力(li)避障”技术发挥了重(zhong)要作用。
记(ji)者(zhe)从中国航天科技集(ji)团第五研究院了解到(dao)，“嫦娥”家族使用的GNC（制导、导航与(yu)控制的简(jian)称）系统均由该院502所研制，GNC系统需要实时知道“我在哪(na)儿”“我要去(qu)哪(na)儿”“我怎(zen)么(me)去(qu)”。它好比嫦娥六号着陆器和上(shang)升器组合体落月过程中的“驾驶员”，在极具(ju)挑战的落月过程中要完成“飞(fei)行轨迹控制”“安(an)全着陆点选择”“精(jing)准控制”三项核心任务。
嫦娥六号GNC系统需要在下降过程中自主选择一个既(ji)符合着陆要求，又能满足上(shang)升器月面起(qi)飞(fei)条件的落点，为后续的采样和起(qi)飞(fei)创造良好条件。之后，组合体开始(shi)径直飘移至选定(ding)落点的正上(shang)方并开始(shi)垂直下降，至月面特定(ding)高度时关闭(bi)主发动机，最终利(li)用着陆腿的缓冲机构实现软着陆。这一过程中的障碍识别与(yu)落点确(que)定(ding)，展现了我国航天算法设计的精(jing)髓与(yu)核心技术。
落月过程中，嫦娥六号着陆器和上(shang)升器组合体在GNC系统智能自主的操控下，会边降落边快速调整姿态，对预定(ding)着陆区域进行拍照分析，选择着陆区域。然(ran)后，GNC系统控制组合体飞(fei)向选定(ding)区域。这是第一次(ci)避障，即“粗避障”。在距离月面更近的预定(ding)高度，着陆器和上(shang)升器组合体开始(shi)实施关键(jian)的短暂悬停，并再次(ci)对月面进行拍照，精(jing)确(que)避开障碍，选定(ding)最终落点。这是第二次(ci)避障，即“精(jing)避障”。
为了让嫦娥六号能够稳稳着陆月背，研制团队还借鉴融合了深空探(tan)测以往型号的选址经验，建立了一套适用于月背着陆的选址方法。在确(que)认着陆区后，他们还对着陆区的地形地貌、地质条件等进行了多轮复(fu)核与(yu)研究工作。
嫦娥五号、六号探(tan)测器环月轨道方向示意图。中国航天科技集(ji)团第五研究院供图
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与(yu)嫦娥五号不同，嫦娥六号选择“逆行”环月
此前，降落在月球正面的嫦娥五号探(tan)测器采用环月顺行轨道，沿着月球自转方向，从西向东飞(fei)行。而此次(ci)嫦娥六号并没有(you)沿着嫦娥五号开辟(pi)的道路前往，而是重(zhong)新选择一条最优轨道——它是逆着月球自转方向，从东向西飞(fei)行。
中国航天科技集(ji)团第五研究院相关科研人员介绍，为了在不大幅(fu)调整探(tan)测器的构型布局和硬件产品的前提下，顺利(li)化解因(yin)着陆点变化带来(lai)的朝向、姿态等问题(ti)，设计师为嫦娥六号探(tan)测器重(zhong)新设计了一条环月轨道，也就是“逆行环月轨道”方案(an)。
逆行轨道加上(shang)更低的海拔高度，使得嫦娥六号的落月要比嫦娥五号在推进剂消耗上(shang)有(you)所增加。为了达(da)到(dao)既(ji)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(xian)后进行3次(ci)“刹车”，这比嫦娥五号多了一次(ci)。这样可充分利(li)用从月球捕获到(dao)下降前的20多天飞(fei)行时间，不断调整轨道参数，高精(jing)度瞄准着陆点，等待降落最佳时机的到(dao)来(lai)。
2日6时9分，嫦娥六号着上(shang)组合体从距离月面约15公里处开始(shi)实施动力(li)下降，在一台轨控发动机和多台姿控发动机的协同推动下，逐(zhu)步将探(tan)测器相对月球速度从约1.6公里/秒降为零。避障后，开始(shi)精(jing)准识别选好落点。接着，开始(shi)避障下降和缓速垂直下降，最终平稳在月球背面南极-艾特肯盆(pen)地中的预选着陆区着陆，并传(chuan)回(hui)了着陆影像图。
人类对月球正面有(you)着丰富的探(tan)测经验，但对月球背面知之甚少(shao)。国家航天局表示，嫦娥六号任务实施人类首次(ci)月背采样返(fan)回(hui)，工程创新多，风险高，难度大。相比2020年(nian)实现月球正面采样返(fan)回(hui)的嫦娥五号任务，嫦娥六号任务突破了月球逆行轨道设计与(yu)控制技术，并完成了月背智能快速采样、月背起(qi)飞(fei)上(shang)升等关键(jian)技术节(jie)点。
嫦娥六号探(tan)测器不同周期环月椭圆轨道示意图。中国航天科技集(ji)团第五研究院供图
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鹊桥通信再提速，使大量数据通信成为可能
嫦娥六号的落点在月背，落月过程地球不可见。虽然(ran)嫦娥六号具(ju)有(you)“自主落月”的能力(li)，但实时掌握各(ge)项数据、随(sui)时发出控制指令，才能让“地球家人”及时掌握任务的实施过程。落月时，地球上(shang)的控制中心和嫦娥六号探(tan)测器之间会产生大量信息，而信息的传(chuan)输都是鹊桥二号中继星支持完成的。
与(yu)鹊桥中继星最远9万公里的距离相比，鹊桥二号中继星的远月点距离月面的最远距离约为1.6万公里，这使得它在天线(xian)口径不变的情(qing)况下，必须大幅(fu)提高通信速率。研制团队为其巧(qiao)妙设计了环月大椭圆冻(dong)结(jie)轨道作为使命轨道，不仅提高了鹊桥二号的通信速率和通信覆盖能力(li)，还可以节(jie)省卫星燃料，有(you)利(li)于在轨道上(shang)长期驻留。
此外，相较(jiao)于鹊桥中继星，研制团队还将鹊桥二号中继星前向链路（从中继星到(dao)月面探(tan)测器）和返(fan)向链路（从月面探(tan)测器到(dao)中继星）的最高码速率提高了近10倍，对地数据传(chuan)输链路的最高码速率提高了近百倍，让通信能力(li)“如虎添翼”。
值得一提的是，鹊桥二号中继星把同时接收探(tan)测器数据的数据传(chuan)输通道，从鹊桥中继星的2路提高到(dao)了最多10路，在大幅(fu)提升通信速率的基(ji)础上(shang)又大幅(fu)增加了传(chuan)输通道。这一设计使大量的数据通信成为可能，让“不可见”的月背降落“一切尽在掌握”。
据悉，嫦娥六号着陆器携带的有(you)效载荷(he)将按计划工作，开展科学探(tan)测任务。嫦娥六号任务国际载荷(he)中欧(ou)空局月表负离子分析仪、法国月球氡气探(tan)测仪即将开机工作，意大利(li)激光角反射器完成部署(shu)。嫦娥六号探(tan)测器自2024年(nian)5月3日发射入(ru)轨以来(lai)，先(xian)后经历(li)了地月转移、近月制动、环月飞(fei)行、着陆下降等过程。在开展月背采样工作的同时，也将开展月球背面着陆区的现场调查分析、月壤结(jie)构分析等科学探(tan)测，深化月球成因(yin)和演化历(li)史的研究。
新京(jing)报记(ji)者(zhe) 张建林
编辑 白爽 校对 张彦君