近日，嫦娥六號(hào)上升器成功與軌道器和返回器組合體完成月球軌道交會(huì)對(duì)接，并將月球樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。此刻，嫦娥六號(hào)軌道器和返回器組合體正在環(huán)月軌道上飛行，等待著將月背珍寶帶回地球。

　　從降落月面到采集月壤，再到封裝拍照、起飛對(duì)接……在環(huán)環(huán)相扣的“奔月”過程中，關(guān)鍵核心技術(shù)提供支撐助力。一系列敢為人先的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓嫦娥六號(hào)的每一步都走得穩(wěn)健、安全。

　　

　　落月更準(zhǔn)更穩(wěn)

　　與月球正面相比，月球背面地形更為崎嶇。嫦娥六號(hào)落月所在的南極—艾特肯盆地區(qū)域地勢(shì)較低、大大小小的撞擊坑分布多，光照和測(cè)控更易受到地形遮擋影響，這些因素都給安全落月帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

　　自主軟著陸的避障技術(shù)是深空探測(cè)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。為了落得準(zhǔn)，嫦娥六號(hào)攜帶了多個(gè)敏感器，通過光學(xué)、微波等方式自動(dòng)判斷具體的著陸地點(diǎn)。其中，“激光測(cè)距敏感器”可以向月面發(fā)射激光脈沖，通過測(cè)量月面回波脈沖信號(hào)與激光發(fā)射脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔，為嫦娥六號(hào)探測(cè)器提供精確的距離信息。

　　“激光三維成像敏感器”工作于風(fēng)險(xiǎn)最高的懸停避障階段。敏感器可掃描預(yù)選著陸區(qū)，快速完成三維成像，實(shí)時(shí)修正預(yù)定落點(diǎn)，幫助和引導(dǎo)嫦娥六號(hào)尋找平坦的安全著陸區(qū)，防止出現(xiàn)撞擊坑或障礙。敏感器保障著陸器落地傾角平穩(wěn)，為后續(xù)取樣與返回任務(wù)提供了完美的平臺(tái)姿態(tài)，再次證明中國(guó)具備在月面實(shí)現(xiàn)著陸器精確避障能力。

　　軟著陸月背前，嫦娥六號(hào)著陸器和上升器組合體經(jīng)受了“最后一落”的沖擊。由航天科技集團(tuán)五院529廠量身定制的“纖纖美腿”，讓嫦娥六號(hào)落月更輕盈。

　　嫦娥六號(hào)組合體在落月時(shí)，撞擊月面形成較大的沖擊載荷，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的著陸緩沖機(jī)構(gòu)，保證探測(cè)器不翻倒、不陷落。為此，科研人員為嫦娥六號(hào)定制了4條輕質(zhì)、高強(qiáng)的“腿”，即著陸緩沖機(jī)構(gòu)。每條著陸腿都由一個(gè)主腿、兩個(gè)副腿和一個(gè)足墊組成，采用新型高強(qiáng)合金材料制作，并作了特殊材料填充。在著陸前，主副腿協(xié)同工作，在著陸時(shí)安全地支撐住探測(cè)器的身體，將各種沖擊力傳遞、吸收。

　　嫦娥六號(hào)著陸器搭配了4個(gè)被稱為“足墊”的圓形“大腳掌”。其盆狀結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)巧妙的“足弓”起到了更好的緩沖作用，防止探測(cè)器在著陸月背時(shí)摔倒，提升嫦娥六號(hào)落月時(shí)的舒適“腳感”。

　　取樣種類更豐富

　　在月背停留約49小時(shí)，嫦娥六號(hào)著陸器配置的采樣監(jiān)視相機(jī)、月壤結(jié)構(gòu)探測(cè)儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷儀器，開展了月表形貌及礦物組分探測(cè)與研究、月球淺層結(jié)構(gòu)探測(cè)等科學(xué)探測(cè)任務(wù)。其中，月球礦物光譜分析儀對(duì)月壤的光譜特征信息進(jìn)行了記錄。

　　據(jù)介紹，此次月球礦物光譜分析儀采用了月球表面原位光譜探測(cè)技術(shù)，國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)在月表復(fù)雜場(chǎng)景下對(duì)礦物近距離且不破壞賦存狀態(tài)的高分辨率光譜實(shí)時(shí)探測(cè)。分析儀不僅可以分析采樣區(qū)的礦物組成分布，還能夠關(guān)注月壤中是否含有水，為破解月球起源與演化等科學(xué)難題提供了新的視角。

　　此次嫦娥六號(hào)在月球背面“挖土”的地點(diǎn)所處緯度更高，月壤的風(fēng)化程度相比低緯度地區(qū)更加不充分，月壤的石塊含量可能會(huì)更多，這對(duì)地面規(guī)劃和采樣機(jī)構(gòu)帶來了挑戰(zhàn)。

　　嫦娥六號(hào)在月背取樣采用了表取和鉆取兩種方式。鉆取需要采集一定深度的月球次表層樣品，爭(zhēng)取讓采樣裝置采得更深，讓樣品種類更為豐富。表取采樣則是在一片區(qū)域里進(jìn)行多次采樣，主要采樣目標(biāo)是月球表面的風(fēng)化層樣品。

　　此次嫦娥六號(hào)鉆取所用的采樣裝置共有3層結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2.5米，最外層是外鉆桿，緊靠外鉆桿的是取芯管，取芯管的外面包裹著一條取芯袋。當(dāng)鉆頭向下鉆進(jìn)時(shí)，取芯袋也會(huì)跟隨著取芯管向下運(yùn)動(dòng)，鉆取到的月壤巖芯則會(huì)被頂進(jìn)袋內(nèi)。

　　外鉆桿是鉆取采樣設(shè)備中的關(guān)鍵部件，為了保證鉆取有力度、設(shè)備不易變形，同時(shí)減輕自身重量，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列探索，最終研制出高強(qiáng)韌鋁基復(fù)合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實(shí)現(xiàn)材料性能和穩(wěn)定性大幅提升，制作出的鉆桿耐磨性和強(qiáng)度可以與鋼材媲美，同時(shí)重量減輕了65%。

　　地月通信更暢通

　　要將38萬公里之外的月球土壤在無人條件下進(jìn)行打包封裝，并歷經(jīng)空間飛行、再入返回等步驟，如何維持月球樣品原態(tài)非常重要。為此，研制團(tuán)隊(duì)突破多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，確保嫦娥六號(hào)完成自動(dòng)密封任務(wù)。

　　如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)密封？據(jù)介紹，為保證取得的樣品在提芯過程中不發(fā)生掉落，研制團(tuán)隊(duì)采用了特定封口方案。封口器采用扭轉(zhuǎn)密閉式結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行大應(yīng)變材料設(shè)計(jì)，具有低力載、高可靠的特點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間處于大變形承載狀態(tài)下不發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠的封口。

　　針對(duì)采集的月壤樣品具有可變形特征，嫦娥六號(hào)探測(cè)器還專門設(shè)計(jì)了特殊的提芯拉繩，確保取芯軟袋具有確定的幾何形狀，方便樣品傳送和轉(zhuǎn)移。

　　嫦娥六號(hào)以及探月工程四期后續(xù)任務(wù)，其著陸探測(cè)以及采樣的地點(diǎn)主要位于月球南極和月球背面地區(qū)，需要功能更廣、性能更強(qiáng)的中繼星架設(shè)起月球?qū)Φ厍蛐碌摹爸欣^通信站”，解決月球背面探測(cè)器與地球間的通信和數(shù)傳問題。在嫦娥六號(hào)任務(wù)過程中，作為“奔月先行者”的鵲橋二號(hào)中繼星順利“搭橋”，保證了地月數(shù)傳鏈路的連續(xù)性。

　　為了大幅提高通信速率，鵲橋二號(hào)中繼星首次使用了環(huán)月大橢圓凍結(jié)軌道，有利于在軌道上長(zhǎng)期駐留。嫦娥六號(hào)任務(wù)中，研制團(tuán)隊(duì)將鵲橋二號(hào)中繼星前向鏈路（從中繼星到月面探測(cè)器）和返向鏈路（從月面探測(cè)器到中繼星）的最高碼速率提高了近10倍，對(duì)地?cái)?shù)據(jù)傳輸鏈路的最高碼速率提高了近百倍。

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