嫦娥六号成功落月 将开启世界首次月背挖宝

　　昨日，在北京航天飞行控制中心屏幕上拍摄的嫦娥六号着陆器和上升器组合体着陆月背的模拟动画画面。 　　新华社发

　　这是人类探索月球的历史性时刻！6月2日清晨，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务，即将“蟾宫挖宝”。

　　北京航天飞行控制中心响起热烈的掌声，嫦娥六号着陆器和上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-艾特肯盆地预选着陆区。

　　自5月3日发射入轨以来，嫦娥六号探测器经历了约30天的奔月之旅，在经过地月转移、近月制动、环月飞行等一系列关键动作后，完成了这世界瞩目的“精彩一落”。

　　精彩一落

　　相比于降落在月球正面，降落在月球背面可谓环环相扣、步步关键。特别是此次任务的预选着陆区——月球背面南极-艾特肯盆地，落差可达十多公里，好比要把一台小卡车成功降落到崇山峻岭中，每一步都不能掉以轻心，充满着中国航天人的智慧和创造。

　　“渐次刹车”减速接近月表

　　着陆器和上升器组合体实施动力下降，搭载的7500N变推力主发动机开机，逐步将探测器相对月球速度降为零。其间，组合体进行快速姿态调整，逐渐接近月表。

　　“火眼金睛”选择理想落点

　　着陆器和上升器组合体通过视觉自主避障系统进行障碍自动检测，利用可见光相机根据月面明暗选择大致安全点，在安全点上方100米处悬停，利用激光三维扫描进行精确拍照以检测月面障碍，最终选定着陆点，开始缓速垂直下降。

　　“关键缓冲”确保安全落月

　　即将到达月面时，发动机关闭，利用缓冲系统保障组合体以自由落体方式到达月面，最终平稳着陆在月球背面南极-艾特肯盆地。

　　专家释疑

　　敏感器当“眼睛” 支持嫦娥六号落得“准”

　　嫦娥六号在落月前，首先要进行组合体分离。由轨道器、返回器、着陆器、上升器组成的四器组合体要先分离成两部分，轨道器和返回器组成的轨返组合体继续留在月球轨道上飞行，着陆器和上升器组成的着上组合体分离后将着陆月球，开展后续采样任务。

　　中国航天科技集团黄昊介绍，分离到着陆下降过程，首先是一个降轨(变轨)，从200公里轨道下降到200×15公里的轨道。这个轨道上存在一些风险，首先是精准的控制过程，然后达到预定轨道。

　　不同于地球着陆，月球上没有大气，无法通过降落伞风阻减速，因此着上组合体只能通过发动机的反推力来实现减速。下降到预定的轨道后，着上组合体的7500N变推力发动机距离月面约15公里处开机，在减速下降的过程中不断调整自己的姿态，直至到达预选着陆区上空，随后进行降落，整个下降过程大约需要经历15分钟。

　　在15分钟之内，需要将探测器由相对月球1.6公里每秒这样一个速度，迅速降到0(公里每秒)的状态，就需要消耗大量的推进剂，基本上探测器的重量的一半，都要消耗在整个动力下降过程当中。着上组合体在减速降落的过程中，还会自主控制进行粗避障和精避障，在距离月表高度大约100米后开始缓速下降，经过悬停避障后，关闭发动机，着上组合体自由落体，完成软着陆。

　　嫦娥六号着上组合体着陆月球的过程非常复杂，并且充满了不确定性，难度系数非常大。嫦娥六号着上组合体携带了许多敏感器，这些敏感器就像是探测器的眼睛和耳朵，它们通过光学、微波等方式自动判断具体的着陆地点。

　　黄昊介绍，通过各种敏感器，知道探测器与月球的相对的位置和速度，通过发动机控制探测器的姿态、减速来实现，最终达到指定的落点目标。降落的过程时间很短，着上组合体携带的燃料也有限，面对预选着陆区复杂的地形环境，需要快速灵活反应，因此地面的工作人员不会实时操作它具体降落到哪里，着上组合体会结合多种敏感器的数据，对数据进行融合后，来自主判断具体的着陆位置。它更多的是通过图像判断月球表面的一些坡度，以及坑、石块的分布情况，最终根据这些图像，然后选取一个比较优的落点。

　　月背着陆时间短、难度大、风险高，放眼世界仅我国嫦娥四号探测器曾在2019年初成功实现月背软着陆。此次嫦娥六号不仅要实现月背软着陆，更将按计划采集月球背面的月壤，走别人没走过的路。

　　2004年，中国探月工程正式批准立项。从嫦娥一号拍摄全月球影像图，到嫦娥四号实现人类首次月球背面软着陆；从嫦娥五号带着月壤胜利归来，再到如今嫦娥六号即将月背“挖宝”……20年来，中国探月工程不断刷新人类月球探测的纪录。

　　成功着陆月背，只是开始。后续着陆器将进行太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作，随后正式开始持续约2天的月背采样工作，通过钻取和表取两种方式分别采集月球样品，实现多点、多样化自动采样。同时，本次任务还将开展月球背面着陆区的现场调查分析、月壤结构分析等科学探测。

　　采样工作

　　钻取和表取两者有何区别？

　　中国航天科技集团任德鹏介绍，嫦娥六号配备了钻取和表取两种采样方式：钻取采样能够采集到月壤一定深度下富有层理信息的月壤样品，它的采样量相对比较少，方式也不能调节，相对着陆器是固定安装的；表取采样执行的机构是一个表取机械臂，可以多次重复采样，采集的是月球表层的月壤和石块，相对来讲，可以采集更多的样品。这两种方式是互补的，一个表层，一个深层。从任务完成的考核性来讲，这两种采样方式也可以是互相备份的，提高任务的执行能力和考核度。我们在完成钻取采样任务后，再开展表取采样。

　　月背采样面临哪些挑战？

　　任德鹏介绍，这次我们是在月球的背面，而且是靠近南极的区域，所以相比嫦娥五号来讲，它有三个的特点：月球背面，相对地球不可见，为保证数传链路的连续性，靠鹊桥二号中继星进行搭桥。由于纬度更高一点，月壤的风化程度相比低纬度的，更加不充分。月壤当中的石块含量可能会更多，这对我们地面的规划以及采样机构是一个更大的挑战。这次的采样时间比嫦娥五号更短，是一项很大的挑战。

　　“着上组合体”状态如何？

　　任德鹏介绍，目前嫦娥六号“着上组合体”的状态非常符合预期，采样工作正在按照预定流程顺利开展。未来几天在完成钻取、表取采样以后，就要进行上升器的起飞准备工作，上升器起飞以后和在轨等待的轨返组合体进行对接和样品转移，然后开展月地返回的旅程。

　　月背寻宝

　　嫦娥六号要在阿波罗盆地寻找什么？

　　简要来说，嫦娥六号在阿波罗盆地的主要任务包括：寻找新矿物、寻找月球深部物质、寻找古老矿物、研究苏长岩、寻找名义含水矿物、寻找高压矿物等。

　　寻找新矿物和岩石　

　　新矿物一般尺寸微小，容易与已知矿物混淆，需要极端的温压条件或特殊的化学条件形成，而不是随处可寻。在嫦娥五号样品中就发现了至少三种新矿物，七种不同的岩石。正如地球上不同地方的岩石、土壤的成分并不一致一样，月壤、月岩也存在不均一性，甚至单次采样返回的不同样品之间也是如此，因此嫦娥六号的登月活动就有极大可能发现更多新的矿物和岩石。

　　寻找月球深部物质　

　　阿波罗盆地是南极-艾特肯盆地内部东北侧的撞击盆地，而南极-艾特肯盆地是月球已知最大，最古老的撞击盆地。通俗讲，因为阿波罗盆地是个多次撞击形成的“盆中之盆”，所以可能是月壳最薄的位置之一。

　　一些理论认为，形成南极-艾特肯盆地的撞击事件可能挖掘出了月幔物质。然而也有人提出，由于在撞击过程中月幔物质可能会经历熔化-冷凝的过程，导致不同化学成分的矿物和岩石被分离开——这个过程被称为熔融分异。熔融分异可能会使识别变得困难，或者在形成之后被更晚期的撞击出现的溅射物混合、掩埋而难以被遥感发现。因此嫦娥六号有可能在阿波罗盆地中发现这些来自月幔的深部物质，对我们理解月球深部结构和月球的起源和演化起到重要作用。

　　寻找古老物质　　

　　根据近期正式出版的1：250万月球地质图，将月球地质年代划分为“三宙六纪”。南极-艾特肯盆地形成于月球岩浆洋大部分固结，月球初步形成固体月壳的时代，代表月球艾特肯纪的开始。又根据撞击坑统计定年，南极-艾特肯盆地一带年龄约42亿年，可能分布有月表最古老的岩石，但这个数值需要实际样品修正。

　　之前嫦娥五号采集的样品包括月球已知最年轻(约20亿年)的岩石之一，嫦娥六号的一个关键任务则是尽量采集古老的月球岩石和可定年的矿物(包括锆石、斜锆石、磷灰石等)。

　　揭开苏长岩成因之谜　　

　　根据近期正式出版的1：250万月球岩石类型分布图，南极-艾特肯盆地内部的主要岩石类型为苏长岩。苏长岩在过去美国阿波罗、苏联LUNA、嫦娥五号的月球样品都极少发现，由于苏长岩成因有多解性，既有可能是下月壳、月幔等深部物质，又有可能是大规模岩浆房分异(是指地球内部巨大的岩浆体在冷却过程中，其中的化学成分被分离成不同的层次或部分)，还有可能是撞击熔融物分异。采集阿波罗盆地的苏长岩，有助于解决苏长岩成因之谜，从而帮我们研究阿波罗盆地的演化历史。

　　寻找名义含水矿物　　

　　因为月球被地球潮汐锁定，所以有一面恒定朝向地球(此面一般称为正面)，会受到“地球风”影响，相对富氧、富水。而实际上根据遥感光谱研究，月球背面虽然不如正面富氧、富水，但也存在少量富氧、富水区域，甚至发现了赤铁矿等名义含水矿物(指在其化学式中包含水分子，但实际上并不以液态水的形式存在，而是以水合物或羟基等形式存在的矿物)，而过去阿波罗样品里曾零星地发现四方纤铁矿、角闪石等名义含水矿物，其成因均不明确。

　　嫦娥六号如果采集到名义含水矿物，或者样品包含特殊的水赋存状态，将是非同寻常的突破。

　　寻找高压矿物　　

　　阿波罗盆地既是撞击盆地，又是深部物质潜在出露区，无论大规模撞击还是月球深部高压，都是形成高压矿物的有利条件。月球表面遭受频繁的撞击作用，有利于指示高压的矿物形成，过去的样品中已发现熔长石、钙硬玉、赛石英、雷锆石等高压矿物，但是在理论上月幔中可能存在的石榴石等高压矿物发现极少，因此这个理论模型需要实际样品修正。

　　除了以上研究任务之外，一些需要借助嫦娥六号的热门研究主题还包括：空间风化特征，月尘电磁学性质，月壤成熟度新指标，原位资源利用方案等。

　　嫦娥六号任务不但是人类首次月球背面采样返回任务，而且嫦娥六号选择南极-艾特肯盆地中的阿波罗盆地这一盆中之盆采样，为的就是尽可能采到与过去美国阿波罗系列、苏联LUNA系列、中国嫦娥五号不同的样品，从而帮助我们更全面地研究月球。　　　

　　整合：黄亚岚

　　来源：新华社、央视新闻、南方+、科普中国