北京时间6月2日6时23分，嫦娥六号探测器着陆/上升组合体于(yu)月球背面南极——艾(ai)特肯盆地预选区(qu)着陆，经过30天的长(chang)途跋涉成功抵达“月宫”，开启了月背采(cai)样的新篇章。
飞离地球、遨游太空、稳(wen)稳(wen)落(luo)月，这看似轻松的一幕幕，实际(ji)上却历尽艰辛。
如果把探测器着陆月球进行科学探测看作一次攀登珠穆朗玛峰(feng)的壮举，那么从地球飞到(dao)环绕月球的轨道，大致相(xiang)当于(yu)从前进营(ying)地到(dao)达了突击营(ying)地，而从环月轨道上脱离，并逐渐减(jian)速，选取安全的位置在月球表面实施软着陆，则(ze)相(xiang)当于(yu)最后冲击顶峰(feng)的过程——虽然距离时间都不长(chang)，但难度风险最大，也最考验动力(li)技术的有效(xiao)性与可(ke)靠性。
要知道想成功着陆月球，嫦娥六号探测器着陆/上升组合体需要从距离月面15千米处开始实施动力(li)下降，组合体的速度逐步从相(xiang)对月球1.6千米每(mei)秒(miao)降为零。试(shi)想一下，一个(ge)4吨多重(zhong)的“庞然大物”从15千米高处降落(luo)，该是怎样的惊心动魄！
主减(jian)速、快速调整，航天科技集团六院为嫦娥六号着陆器量身研制了推进分系统，包括7500N变(bian)推力(li)发动机、150N发动机以及贮箱、气瓶等10余(yu)种其他产(chan)品。助力(li)嫦娥六号实施动力(li)下降时，速度从每(mei)秒(miao)约1.6公里减(jian)到(dao)0(即悬(xuan)停状态)，高度从15千米降至不到(dao)3千米，从而实现减(jian)速。只(zhi)有发动机“推得稳(wen)”，嫦娥六号的速度才能“变(bian)得准”。
软着陆 硬功夫(fu)
会不会正确踩刹(sha)车，是评判一个(ge)司机驾驶技术好坏的重(zhong)要指(zhi)标之一。同样，为了减(jian)少降落(luo)过程中对着探测器的冲击，将“乘客”平稳(wen)送达，“刹(sha)车”的力(li)度必(bi)须恰(qia)到(dao)好处。
在落(luo)月过程中嫦娥六号探测器着陆/上升组合体要像(xiang)一个(ge)经验丰富的“老司机”，在一边往前飞一边下降的同时，快速调整姿势调整速度，在距离月面3千米的高度时调整至垂直下降，7500N发动机开始变(bian)推力(li)工(gong)作，随后继续下降，待发现下方100米就(jiu)是月面时，通过横向的150N发动机进行避障，为了保证嫦娥六号落(luo)月时每(mei)只(zhi)“脚(jiao)”都不踩到(dao)坑里，组合体会在月面上方3米位置稍稍“歇歇脚(jiao)”，通过悬(xuan)停避障选好着陆点后，7500N发动机关机，嫦娥六号在月球重(zhong)力(li)作用下缓缓落(luo)下去(qu)。这稳(wen)稳(wen)的一落(luo)看似轻盈轻松，却蕴藏着六院发动机产(chan)品的众多智慧和积淀。
作为探测器的关键单机，7500N变(bian)推力(li)发动机是嫦娥六号探测器动力(li)下降的主要动力(li)。它(ta)可(ke)不简单，是一台既能以固定推力(li)运(yun)行，又能根据需求节流降低(di)推力(li)运(yun)行的发动机，更是地外天体登陆的必(bi)备装置。7500N变(bian)推力(li)发动机是六院自行研制的我国首台变(bian)推力(li)发动机，可(ke)实现推力(li)从1500N到(dao)7500N大范围的连续变(bian)化(hua)，具有性能高、适应性强、燃(ran)烧稳(wen)定、结构简单等特点。可(ke)按照探测器的控(kong)制指(zhi)令准确快速无级地改变(bian)推力(li)，实现探测器的中途修正、近月制动及月面软着陆。该型发动机曾经助力(li)嫦娥三号、四号、五号3次连续成功登月，成功率100%。
月背“盲降” 步步惊心
环节动作越多，带来的风险就(jiu)越大。嫦娥六号作为最复杂的探月之旅是毫无疑问的，然而变(bian)数就(jiu)是挑战。随着发动机反(fan)推力(li)的撤离，探测器减(jian)速慢行，实现“软着陆”。
月球背面不如月球正面那样平坦，为了目标任务，嫦娥六号此次选择山(shan)脚(jiao)附近降落(luo)，这就(jiu)大大增加(jia)了降落(luo)难度，不仅要在空中精准定位，还要有高超的避障能力(li)，地形险要、起伏不定，使软着陆面临“一失足成千古恨”的风险。而同样困难的还有，落(luo)月过程地球方向不直接可(ke)见，所有信息(xi)传(chuan)输都需要由中继星“鹊桥2号”中转，整个(ge)过程近乎“盲降”，无疑增加(jia)了风险。
为了实现动力(li)下降过程中探测器飞行更加(jia)平稳(wen)、着陆点选取更加(jia)合理、避障措施更加(jia)有效(xiao)、落(luo)点位置更加(jia)精确，推进系统需为探测器提供主减(jian)速推力(li)，为姿态控(kong)制提供控(kong)制力(li)，还需为悬(xuan)停、避障提供平移推力(li)。由于(yu)飞行器在太空往往处于(yu)失重(zhong)状态，此时液体推进剂处于(yu)漂浮状态，因此150N发动机要先进行点火(huo)工(gong)作，为着陆器提供初始推进剂沉底力(li)，支撑主发动机开机点火(huo)减(jian)速，随着着陆/上升组合体持续下降靠近月面，150N发动机进行姿态调节，横向平移、精确避障，确保嫦娥六号安全平稳(wen)“停车入库”。
150N发动机是为嫦娥系列探测器专门进行减(jian)重(zhong)及可(ke)靠性提高设(she)计而成，为满足探测器严苛的重(zhong)量要求，相(xiang)比(bi)此前同类(lei)产(chan)品，发动机整体减(jian)重(zhong)“瘦身”42%，单台产(chan)品仅不到(dao)1kg，比(bi)两瓶500mL矿泉水还要轻，最小位置的孔径(jing)比(bi)笔(bi)芯头还要细，同时能保证数万次脉冲和数万秒(miao)稳(wen)态工(gong)作寿命(ming)，确保嫦娥六号全程高精度、稳(wen)定、可(ke)靠飞行。
万里挑一的最强“护卫”
“探月工(gong)程”的每(mei)一阶段任务都是对前一阶段任务的深化(hua)，并为下一阶段任务奠定基础。作为嫦娥五号的备份，在嫦娥六号长(chang)期(qi)贮存期(qi)间，如何确保产(chan)品质量不受影响，是研制团队面临的全新课题(ti)。
为此，研制团队开展了大量分析(xi)和试(shi)验研究，对“贮存延寿研究、更换超期(qi)组件、更换整机新品”等措施进行了研讨(tao)，并提前投产(chan)产(chan)品，做好换新品的准备。为了保持技术状态一致，研制队伍还对产(chan)品进行了长(chang)期(qi)贮存影响测试(shi)分析(xi)和寿命(ming)评估，开展了多轮专项质量复查工(gong)作，研制团队对飞行程序、预案及系统参数等进行反(fan)复推敲，确保产(chan)品的长(chang)寿命(ming)与可(ke)靠性。虽然已有嫦娥三号、四号、五号以及天问一号软着陆的成功经验，但要想将嫦娥六号平稳(wen)落(luo)到(dao)月球表面必(bi)须挑选出经验丰富、能力(li)最强的“护卫”。
“嫦娥”一次次向着月球出发，每(mei)一次抵达，留给我们的都是惊叹，而这背后，是液体动力(li)一项项技术难点的集智突破、一项项创新成果的破茧化(hua)蝶。这些创新成果架起了通往月球的天梯，让中国人走出了一条属于(yu)自己的探月之路。
今天，注定是难忘的一天，北京航天飞行控(kong)制中心，上一秒(miao)还沉浸在紧张的气氛中，落(luo)月成功的那一刻掌声欢呼声一片。然而，对于(yu)六院人来说，却没有片刻放松，成功落(luo)月，“嫦娥”的月宫生活(huo)才刚刚开始，新的挑战就(jiu)在前方，接下来让我们期(qi)待嫦娥六号携“土”回家。
部分图片视频来源(yuan)网络
成 楠(nan)/文
试(shi)验队/图
冯春洋/编辑
王 勇/校对
李 莅/审核
张美书/监制