嫦娥六号：去月球背面挖宝

2024年5月3日17时27分，长征五号火箭携带嫦娥六号月球探测器，从我国文昌航天发射场成功发射。嫦娥六号月球探测器的核心使命是实现世界上首次月球背面采样，从月背采集约2千克样本并带回地球进行分析。

月球背面啥模样

月球在绕地球公转的同时也在自转，在地-月系统长期演化过程中，月球被地球潮汐锁定，自转周期与公转周期相同，此后月球总是以同一面朝向着地球。从地球上始终不能完全看见的月球另一面，被称为月球背面。

尽管月球背面始终无法被直接看到，但人类通过月球探测器获得了大量关于月球背面的信息。近年来，中国对月球背面深入探测方面成绩斐然。其中，2020年2月26日，中国“玉兔二号”首次揭示月背地下40米地质分层结构。

月球正面和月球背面有着明显的不同，无论是物质成分、形貌构造还是岩石年龄都有很大差异。月球正面地形平坦，月海居多。月海是指月球上大片颜色较深的黑斑区域，实际上一滴水也没有，是宽广的平原。这些区域对太阳光的反射比较弱，因此看上去比周围更暗一些。早期天文学家觉得这样的区域像地球上的海洋，因此称之为月海，一直沿用至今。

月球背面则是月陆居多，月陆是指月面上比月海高的地区，一般高出2～3千米。月陆主要由浅色斜长岩组成，其反照率较高。通过同位素测定，月陆比月海古老得多，是月球上最古老的地形特征。如果能获取它们的成分信息，可以更进一步了解月球的化学成分演化过程。与此同时，勘测月球背面，能够获取集地形地貌、物质成分、浅层结构于一体的综合地质剖面。这个剖面的建立，对揭示着陆区域地质演化历史、演化细节有重大贡献。

采样意义不寻常

为了监听来自宇宙深处的微弱电磁信号，天文学家一直希望找到一片完全宁静的地区。这在地球上无法办到，因为人们日常生产生活的电磁环境会对观测产生严重干扰。月球背面能够屏蔽来自地球的各种无线电干扰信号。在这里开展低频射电天文观测，可以为研究恒星起源和星云演化提供重要资料，甚至有可能寻觅到大爆炸后宇宙如何摆脱黑暗、点亮第一代恒星的信息。

月球背面南极-艾特肯盆地被认为是最有可能撞穿月壳、暴露出月球深部物质的区域，是月球科学的突破口之一。

嫦娥六号月球探测器开启的世界首次月球背面采样返回之旅，预选着陆和采样区就在这里。

南极-艾特肯盆地形成于大约39亿年前，直径约2500千米，深度约13千米，比马里亚纳海沟更深。这个盆地的形成与早期撞击历史的研究，对于揭示月球外动力演化历史、建立月球演化的精确时间标尺、理解太阳系天体轨道动力学演化以及地球宜居环境演化等具有重大科学意义。

2019年1月3日，嫦娥四号月球探测器自主着陆在南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑里，这是人类月球探测器首次在月球背面软着陆。之后，它通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图。

迎接挑战闯难关

按计划，嫦娥六号探测器与运载火箭分离后，在环月轨道上完成着陆上升组合体和轨返组合体的分离。

着陆上升组合体着陆后，采用钻取和表取这两种采样方式，完成月壤的取样和封装，与此同时开展就位探测。月面工作时间约48小时，完全后上升器携带月球样品起飞，通过4次轨道机动，在环月圆轨道与轨返组合体实施交会对接。

交会对接完成后，月球样品转移至返回器内。轨返组合体择机与上升器及对接舱段分离，在环月轨道上巡航飞行，等待月地转移窗口后，进入月地转移轨道。

6月25日，在距地球约5000千米高度处，返回器与轨道器分离，以半弹道跳跃方式进入地球大气层，在内蒙古四子王旗预定着陆区精准着陆。

去月球背面采集样品并不容易，逆行轨道、智能采样、月背起降等技术环节非常关键。一方面，月背无法与地球直接通信，需要解决月球探测器和地球之间的测控通信及数据传输问题；另一方面，月背遍布陨石坑，地形复杂，起伏较大，月球短讯：6月28日，国家航天局在京举行探月工程嫦娥六号任务月球样品交接仪式。经初步测算，嫦娥六号任务采集月球探测器着陆下降、开展月面工作、起飞上升等环节都存在很大风险。

这时，中继卫星“鹊桥”就扮演了重要的角色。它是探测器执行任务中与地球通信的唯一通道。不过，采样过程中，“鹊桥”会飞行至月球正面，这期间嫦娥六号着陆器与上升器组合体会有几个小时处于失联状态。为此，研制团队进行智能采样设计，提高月球探测器的自主控制能力，也大大提高了月面工作效率。

2020年12月，嫦娥五号月球探测器降落在月球正面，选择的是环月顺行轨道，沿着月球自转方向，从西向东飞行。而此次嫦娥六号月球探测器采用环月逆行轨道，也就是从东向西飞行，以此适应月球背面的采样任务。两次飞行路线大致呈现出中心对称关系。

起伏不平的地形地貌对嫦娥六号月球探测器安全软着陆提出了更高要求。月球探测器采用了多脉冲轨道控制策略，通过精确的自动化设计方式，如期到达预定着陆区。

下一步，研究人员将对新采集的月球样本进行分析，这一次又会有什么新发现呢，让我们拭目以待。