满载“月壤”归故乡

发布时间: 来源：中国青年网

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嫦娥六号回家了！

5月3日从海南文昌出发，经过53天漫长的旅程，携带着月球背面“土特产”的嫦娥六号终于载誉归来——6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域。来自国家航天局的消息称其工作正常，标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功，实现世界首次月球背面采样返回。

从月球高速飞向地球，经受数千摄氏度高温的重重考验，数十万公里的归家路环环相扣、不容有失。嫦娥六号上演“踩刹车”“打水漂”“开伞花”，中国航天人护佑其安稳回家，在人类探月历史上书写了浓墨重彩的一笔。

中国科学院院士、航天科技集团五院技术顾问叶培建用一首词迎接嫦娥六号回家，其中写道：“借问仙女来何方？六姑娘答：自地球华夏。廿年探月捷报连，今日月宫取宝，五星红旗，展中华风采，告慰先贤。”

“打水漂”踩刹车

从月球高速飞向地球可谓风驰电掣，如何减速成为嫦娥六号返回器安全回家的关键。在返回阶段，太空上演了接近第二宇宙速度（约为11.2千米/秒）的“打水漂”。

太空“打水漂”，其标准术语为“半弹道跳跃式返回”，即嫦娥六号返回器要两次进入地球大气层。从距离地球高度来看，返回器首先以接近第二宇宙速度进入大气层，之后从逐渐“亲近”地球变为远离地球，并穿出大气层，就像打了一个水漂。

航天科技集团五院专家指出，数千公里大气层的阻力，以及航天器与大气层摩擦产生的热量可以快速消耗嫦娥六号返回器的能量，使返回器穿出大气层时的速度降到第一宇宙速度（约7.9千米/秒）以下，不再具备环绕地球飞行的条件。

随后，返回器再次下落，以类似神舟飞船的返回过程返回地球，后面的回家方式就轻车熟路了。

早在2014年，我国发射探月工程三期再入返回飞行试验器时，设计师就提出了这种返回方式。嫦娥五号任务是第二次采用该项技术，如今嫦娥六号任务的连续成功，再次验证了该项技术的强适应性、高精准度和高稳定性。

6月25日13时20分许，北京航天飞行控制中心通过地面测控站向嫦娥六号轨道器和返回器组合体注入高精度导航参数。此后，轨道器与返回器在距南大西洋海平面高约5000公里处正常解锁分离，轨道器按计划完成轨道规避机动。

13时41分许，嫦娥六号返回器在距地面高度约120公里处，以接近第二宇宙速度高速在大西洋上空第一次进入地球大气层，实施初次气动减速。下降至预定高度后，返回器在印度洋上空向上“跳出”大气层，到达最高点后开始滑行下降。之后，返回器再次进入大气层，实施二次气动减速。

五院专家表示，在太空“打水漂”的最大风险在于第一次进入大气层。其间，既要利用大气层阻力尽量降低返回器速度，又要保证返回器有足够“力气”再次跃入太空，同时还要让返回器保持一定的飞行路径，并能在固定位置穿出大气层。驾驶嫦娥六号返回器完成这一高难度动作的正是“舵手”GNC（制导、导航与控制）系统。

他告诉记者，为了让嫦娥六号返回器能顺利跳起、准确着陆，我国研制团队前期开展了大量试验，模拟了上千万条飞行路线，确保返回过程顺利。

伞花在空中绽放

如果说神舟载人飞船返回舱回家“令人牵肠挂肚”，那么，嫦娥六号返回器回收则是“让人望眼欲穿”。

6月25日，在嫦娥六号返回器降至距地面约20公里高度时，返回器转入开伞姿态。约10公里高度时，返回器打开降落伞。

红白相间的伞花在内蒙古阿木古郎草原上空绽放，意味着嫦娥六号的回家路即将走完。在落地过程中，一小一大两级降落伞先后“绽放”。

第一级减速伞是只有2平方米的“小花”，对返回器进行初级减速，并在“踩刹车”后分离拉出主伞；第二级降落伞是面积约为50平方米的“大花”，负责把返回器速度由300公里每小时降至不超过50公里每小时，护送“月球土特产”安全抵达地面。

两朵“红花”绽放的背后，还有回收控制器、压力高度控制器、过载开关等“绿叶”相衬。其中，回收控制器是回收系统的“大脑”，在返回器距离地球数千公里时，它便“苏醒”进入预备状态。

嫦娥六号返回器进入大气层后，回收系统的另一位“成员”压力高度控制器，如“耳朵”一般，时刻聆听着外面的“风声”，通过“耳膜”感受压力，计算出返回器所处高度。当高度达到预定的10公里附近时，它就向回收系统的“大脑”发出信号，“大脑”随即发出点火命令。接到命令后，四只负责弹伞舱盖的弹射器好比“推手”，将伞舱盖瞬间推出。

当嫦娥六号返回器在地面稳稳站立，安装在返回器“脚底板”上的过载开关，在感受到落地冲击后告知“大脑”，确认它已经平稳着陆。

负责搜索回收任务的发射场与回收系统技术人员，根据北京中心通报的落点位置信息，规划行动路径，开展返回器搜索，及时发现目标，确认返回器状态正常，有序开展回收工作。

6月的阿木古郎草原正值春夏之交，大风、雷暴、沙尘、阵雨等时有发生，天气瞬息万变，气候情况异常复杂，给返回搜索任务带来不小的挑战。

“相较于东风着陆场，四子王旗着陆场强对流天气更多、强度更强、变化更加剧烈，对流云团往往在十几分钟之内便能从比较薄的云团发展成深厚的积雨云，风速甚至在几分钟之内便从4米每秒增加到20米每秒。”酒泉卫星发射中心的盛文杰说。

任务正式进入准备阶段后，盛文杰又和任务团队成员共同编写了着陆场气象实况显示小程序，做出风向、风速、降水、能见度以及浅层风测量系统实时绘图等天气信息的显示页面，为“嫦娥”归来精准“把脉”天气。

一次，天气雷达回波图上显示，对流云团正在快速聚集。队员们迅速组织气象会商，并立刻发布对流天气预警，就在预警发布的短短十几分钟后，着陆场区内的第一次阵风便刮了过来，与他们的判断完全一致。

阿木古郎蒙古语意为“平安”。如今，盛文杰和团队在这片草原上，成功接到了嫦娥六号和月背“土特产”。

嫦娥六号“大考”更具挑战

嫦娥六号返回器安全着陆后，见到它的人都被其乌黑的外表所震撼，那是被大气层烧蚀过的斑驳痕迹。这般外表，见证了它这一路旅程的艰辛。

在国际上，探月任务的成功率只有一半左右。我国探月工程自2004年1月正式立项以来，交出了从嫦娥一号到嫦娥五号连战连捷、100%圆满成功的答卷，创造了世界月球探测史的中国纪录。今年恰逢工程立项20周年，嫦娥六号出征进场，嫦娥探月再迎“大考”。

“这是人类首次月背采样返回的任务。”叶培建说，由于人类对月球背面的环境认识并不充分，这趟月背之旅面临了很多困难和挑战。

在嫦娥六号发射场工作期间，国际上进行了3次探月任务，均不同程度遭遇了挫折。美国“游隼”号月球着陆器发生推进剂泄漏，登月失败；日本SLIM探测器登月后，太阳能电池无法正常发电；美国“奥德修斯”着陆器落月过程发生故障，2条着陆腿折断导致倾倒……有人问：中国人这次行不行？

5月3日，搭载着嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭在大雨中准时点火升空，冲破云层，直上九天，中国航天人接棒守护。

经过轨道修正、近月制动，嫦娥六号探测器顺利进入环月轨道飞行。此后，探测器经历着陆器和上升器组合体、轨道器和返回器组合体的分离，在鹊桥二号中继星支持下，着陆器和上升器组合体实施环月降轨及动力下降，于6月2日精准着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选区域并开展采样工作。

这是继嫦娥四号之后，人类航天器的第2次在月背软着陆。之后，嫦娥六号进行智能快速采样，按预定形式将珍贵的月球背面样品封装存放在上升器携带的贮存装置中，并开展相关科学探测。表取完成后，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开，实现我国首次在月球背面独立动态展示国旗。

6月4日，嫦娥六号完成世界首次航天器在月球背面起飞，完成与轨道器和返回器组合体之间的交会对接及样品转移。

在新闻画面中，嫦娥六号在月背表采时留下的图案因为与“中”字相像，迅速引发热议。研制团队成员告诉记者，这个图案并不是设计而来的，而是任务实施的结果；因为月背环境特殊，它或将长久地留在那里。

此后，嫦娥六号轨道器和返回器组合体经历了13天环月等待，此后在完成2次月地转移入射、1次轨道修正后，返回器于6月25日与轨道器分离，并携带月背样品重返地球。

“越是难走的路，越想走一走。”这是嫦娥团队常说的一句话。

为什么不去“月球正面采样返回”或“月球南极采样返回”，而是选择了“月球背面南极—艾特肯盆地采样返回”这个最难的目标？五院嫦娥六号探测器研制人员这样解释：“我们通过嫦娥五号任务，已经掌握了去月球正面的能力，再做一次也能‘比较轻松’地实现；但是，这并不是我们能做到的全部。”

按计划，回收后的嫦娥六号返回器，在完成必要的地面处理工作后，将空运至北京开舱，取出样品容器及搭载物。国家航天局将择机举行交接仪式，正式向地面应用系统移交月球样品，后续开展样品储存、分析和研究相关工作。

“如今，嫦娥六号已从38万公里外的月球背面携带月壤顺利返回，我们的任务结束了，但‘嫦娥奔月’的故事未完待续。”航天科技集团阮剑华说。