2024年6月2日6時23分,嫦娥六號著陸器和上升器組合體在鵲橋二號中繼星支持下,成功地在月球背面南極-艾特肯盆地預選著陸區著陸,為月背取“寶”返回邁出關鍵一步。
此次嫦娥六號著陸的月球背面,是靠近南極大盆地中的艾特肯盆地,在這個盆地的東北部還有一個阿波羅盆地。嫦娥六號的著陸點是在阿波羅盆地的南部邊緣地帶。
月球背面的地形與月球正面的地形有什么差異?
月球背面的地形崎嶇不平,主要由起伏不平的山地組成,地形凸凹懸殊,表面坑坑洼洼,隕石坑數量遠多于月球正面。而月球的正面地形趨于平緩,沒有背面那么多的懸崖、峽谷和溝壑。月球背面永遠背對地球,不但人們看不見,而且電磁波無法傳輸過去。要想成功著陸月球背面,必須搭建電磁波信號中轉衛星,讓月球背面和地球正常通信。
月球背面地形復雜,航天器在此著陸的難度遠高于在月球正面著陸。月球正面有一大片平整地域,著陸難度小,風險也小,而月球背面崎嶇不平,特別是艾特肯盆地,它最深達13 000米,從盆地看邊緣,高度超過地球上的最高峰珠穆朗瑪峰,航天器著陸時稍有不慎,就有可能撞到山頭上。
嫦娥六號著陸點選擇的是盆地中的盆地,難度進一步升級。嫦娥六號月球軟著陸是一邊飛一邊降低高度,一般會選擇狹長的著陸區域作為目標著陸區。但是,在月球背面著陸,受地理環境影響,不可能有這么好的選擇。嫦娥四號曾經著陸過月球背面,最后著陸階段幾乎是垂直下降的。而嫦娥六號的著陸難度遠遠超過嫦娥四號,畢竟嫦娥四號著陸點附近地面相對平緩。嫦娥六號選擇的是艾特肯盆地中的阿波羅盆地的邊緣地帶,地勢不像嫦娥四號著陸點那樣平緩。嫦娥六號著陸點允許的誤差非常小,一旦錯過著陸點,很容易墜毀。
面對月球背面軟著陸的諸多困難,嫦娥六號在著陸月球背面的過程中應用了哪些硬核技術呢?
一是通過發動機反推力實現減速。嫦娥六號在距離月面約15 000米高度時開始進入主減速段,確保平穩著陸。在這一過程中,科研人員要時刻注意發動機的推力,以適應月球上沒有大氣的特殊環境。
二是利用光學成像敏感器和激光三維成像敏感器進行導航。當嫦娥六號在距離月面2 000~3 000米高度時,通過光
學成像敏感器檢測與機動規避障礙物;當嫦娥六號降至90~110米高度時,通過激光三維成像敏感器快速完成著陸區域的高精度三維成像,選定著陸點。
三是配備著陸緩沖機構。嫦娥六號配備了四條緩沖著陸支撐腿,在遇到撞擊時,這四條緩沖著陸支撐腿通過變形來吸收地面沖擊力,保證探測器不翻倒、不陷落。這種設計讓嫦娥六號著陸更輕盈,同時提升了穩定性。
四是利用微波測距測速敏感器助力嫦娥六號成功“泊車”。當嫦娥六號著陸器接近月球表面時,測距測速敏感器開始工作,細致測量各項數據并傳遞信息,準確判斷著陸點和降落速度,確保嫦娥六號控制身姿,順利“泊車”,為安全、精準著陸提供可靠保障。
五是航天科技集團第六研究院為嫦娥六號著陸器研制了推進分系統,助力嫦娥六號成功軟著陸。這些推進分系統包括7 500牛變推力發動機和150牛發動機,以及貯箱、氣瓶等10余種其他產品。特別是7 500牛變推力發動機,是我國首臺變推力發動機,能夠實現推力從1 500牛到7 500牛的大范圍連續變化,具有性能高、適應性強、燃燒穩定、結構簡單等特點,可以按照探測器的控制指令準確地、快速地、無級地改變推力,實現探測器的中途修正、近月制動及月面軟著陸。
我國航天科技集團巧妙應用反推力減速、敏感器導航、著陸緩沖機構、微波測距測速敏感器、推進分系統等硬核技術,確保了嫦娥六號能夠在月球背面的復雜地形上實現安全的、精準的軟著陸,為嫦娥六號在月球背面取“寶”奠定堅實基礎。
我國嫦娥六號成功著陸于月球背面南極-艾特肯盆地預選著陸區,是完成世界首次月球背面取“寶”的偉大創舉。這不僅是中國外空探索的歷史性一步,還是人類和平利用太空的歷史性步伐。嫦娥六號月背取“寶”返回地球,并進行分析研究,將填補人類獲取月球背面樣本的空白,深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的認知,對推進人類探索太空事業具有重要意義。