北(bei)京时间6月2日(ri)6时23分(fen)，嫦娥六号探测器着陆/上升组合(he)体于月球背面南极——艾特肯盆地(di)预选区着陆，经过30天的长(chang)途跋涉成功抵达“月宫”，开启了月背采样的新篇章。
飞离地(di)球、遨游(you)太(tai)空、稳稳落月，这看似轻松的一幕幕，实(shi)际上却历尽艰辛。
如(ru)果把探测器着陆月球进行科学探测看作一次(ci)攀登珠穆朗玛峰的壮举，那(na)么(me)从地(di)球飞到环绕(rao)月球的轨道(dao)，大致(zhi)相当于从前进营地(di)到达了突击营地(di)，而从环月轨道(dao)上脱离，并逐渐减速，选取安全的位置在月球表面实(shi)施软着陆，则相当于最后冲击顶峰的过程——虽然距离时间都不长(chang)，但难(nan)度风(feng)险最大，也最考验动力技(ji)术的有效性与可靠性。
要知(zhi)道(dao)想成功着陆月球，嫦娥六号探测器着陆/上升组合(he)体需要从距离月面15千米(mi)处开始实(shi)施动力下降，组合(he)体的速度逐步从相对月球1.6千米(mi)每秒降为零。试想一下，一个4吨多重的“庞然大物”从15千米(mi)高处降落，该是怎(zen)样的惊心动魄！
主减速、快(kuai)速调整，航天科技(ji)集团六院为嫦娥六号着陆器量身研制了推进分(fen)系统(tong)，包括7500N变推力发动机(ji)、150N发动机(ji)以及贮箱、气瓶等10余种其他产品。助力嫦娥六号实(shi)施动力下降时，速度从每秒约1.6公里减到0(即悬停状态(tai))，高度从15千米(mi)降至(zhi)不到3千米(mi)，从而实(shi)现减速。只(zhi)有发动机(ji)“推得稳”，嫦娥六号的速度才能(neng)“变得准”。
软着陆 硬功夫
会不会正确踩刹车，是评判一个司机(ji)驾驶技(ji)术好坏的重要指(zhi)标之一。同样，为了减少降落过程中对着探测器的冲击，将“乘客”平稳送(song)达，“刹车”的力度必须恰到好处。
在落月过程中嫦娥六号探测器着陆/上升组合(he)体要像一个经验丰富的“老司机(ji)”，在一边往(wang)前飞一边下降的同时，快(kuai)速调整姿势调整速度，在距离月面3千米(mi)的高度时调整至(zhi)垂直下降，7500N发动机(ji)开始变推力工作，随后继续下降，待发现下方100米(mi)就是月面时，通过横向的150N发动机(ji)进行避(bi)障，为了保证嫦娥六号落月时每只(zhi)“脚”都不踩到坑里，组合(he)体会在月面上方3米(mi)位置稍稍“歇歇脚”，通过悬停避(bi)障选好着陆点后，7500N发动机(ji)关机(ji)，嫦娥六号在月球重力作用下缓(huan)缓(huan)落下去。这稳稳的一落看似轻盈轻松，却蕴藏(cang)着六院发动机(ji)产品的众多智慧(hui)和积(ji)淀。
作为探测器的关键单机(ji)，7500N变推力发动机(ji)是嫦娥六号探测器动力下降的主要动力。它可不简(jian)单，是一台既能(neng)以固定推力运行，又(you)能(neng)根(gen)据需求节流降低推力运行的发动机(ji)，更是地(di)外(wai)天体登陆的必备装置。7500N变推力发动机(ji)是六院自行研制的我国首台变推力发动机(ji)，可实(shi)现推力从1500N到7500N大范围的连续变化，具有性能(neng)高、适应性强、燃烧稳定、结构简(jian)单等特点。可按照探测器的控制指(zhi)令准确快(kuai)速无级地(di)改变推力，实(shi)现探测器的中途修正、近(jin)月制动及月面软着陆。该型发动机(ji)曾经助力嫦娥三号、四号、五(wu)号3次(ci)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(feng)险就越大。嫦娥六号作为最复杂(za)的探月之旅是毫无疑问的，然而变数就是挑战。随着发动机(ji)反推力的撤(che)离，探测器减速慢行，实(shi)现“软着陆”。
月球背面不如(ru)月球正面那(na)样平坦，为了目标任务(wu)，嫦娥六号此次(ci)选择山脚附近(jin)降落，这就大大增加了降落难(nan)度，不仅要在空中精准定位，还要有高超的避(bi)障能(neng)力，地(di)形险要、起伏不定，使软着陆面临“一失足成千古(gu)恨(hen)”的风(feng)险。而同样困难(nan)的还有，落月过程地(di)球方向不直接可见(jian)，所有信息传输都需要由中继星“鹊桥2号”中转，整个过程近(jin)乎“盲降”，无疑增加了风(feng)险。
为了实(shi)现动力下降过程中探测器飞行更加平稳、着陆点选取更加合(he)理、避(bi)障措施更加有效、落点位置更加精确，推进系统(tong)需为探测器提供主减速推力，为姿态(tai)控制提供控制力，还需为悬停、避(bi)障提供平移推力。由于飞行器在太(tai)空往(wang)往(wang)处于失重状态(tai)，此时液体推进剂处于漂浮状态(tai)，因此150N发动机(ji)要先进行点火工作，为着陆器提供初始推进剂沉底力，支撑主发动机(ji)开机(ji)点火减速，随着着陆/上升组合(he)体持续下降靠近(jin)月面，150N发动机(ji)进行姿态(tai)调节，横向平移、精确避(bi)障，确保嫦娥六号安全平稳“停车入(ru)库”。
150N发动机(ji)是为嫦娥系列(lie)探测器专门进行减重及可靠性提高设(she)计而成，为满足探测器严(yan)苛的重量要求，相比(bi)此前同类产品，发动机(ji)整体减重“瘦身”42%，单台产品仅不到1kg，比(bi)两瓶500mL矿泉水还要轻，最小位置的孔径(jing)比(bi)笔芯头还要细，同时能(neng)保证数万(wan)次(ci)脉冲和数万(wan)秒稳态(tai)工作寿命，确保嫦娥六号全程高精度、稳定、可靠飞行。
万(wan)里挑一的最强“护卫”
“探月工程”的每一阶段任务(wu)都是对前一阶段任务(wu)的深化，并为下一阶段任务(wu)奠定基础。作为嫦娥五(wu)号的备份，在嫦娥六号长(chang)期(qi)贮存期(qi)间，如(ru)何确保产品质(zhi)量不受影响，是研制团队面临的全新课(ke)题(ti)。
为此，研制团队开展了大量分(fen)析和试验研究，对“贮存延寿研究、更换超期(qi)组件、更换整机(ji)新品”等措施进行了研讨，并提前投产产品，做好换新品的准备。为了保持技(ji)术状态(tai)一致(zhi)，研制队伍还对产品进行了长(chang)期(qi)贮存影响测试分(fen)析和寿命评估，开展了多轮专项质(zhi)量复查工作，研制团队对飞行程序、预案及系统(tong)参数等进行反复推敲(qiao)，确保产品的长(chang)寿命与可靠性。虽然已(yi)有嫦娥三号、四号、五(wu)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落到月球表面必须挑选出经验丰富、能(neng)力最强的“护卫”。
“嫦娥”一次(ci)次(ci)向着月球出发，每一次(ci)抵达，留(liu)给我们的都是惊叹(tan)，而这背后，是液体动力一项项技(ji)术难(nan)点的集智突破、一项项创(chuang)新成果的破茧化蝶(die)。这些创(chuang)新成果架起了通往(wang)月球的天梯，让(rang)中国人走出了一条属于自己的探月之路。
今天，注定是难(nan)忘的一天，北(bei)京航天飞行控制中心，上一秒还沉浸在紧张的气氛中，落月成功的那(na)一刻掌声欢呼声一片。然而，对于六院人来说，却没有片刻放松，成功落月，“嫦娥”的月宫生活才刚刚开始，新的挑战就在前方，接下来让(rang)我们期(qi)待嫦娥六号携“土”回家。
部分(fen)图片视(shi)频来源网络
成 楠/文
试验队/图
冯春洋/编辑
王 勇(yong)/校对
李 莅/审核(he)
张美书/监制