中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝

    “挖土”結(jié)束，蟾宮挖土啟程回家。嫦娥塵啟程

    6月4日，號輕嫦娥六號上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛，舞月成功進(jìn)入預(yù)定環(huán)月軌道。蟾宮挖土這是嫦娥塵啟程人類探測器首次完成月球背面采樣和起飛。

    此前，號輕人類對月球?qū)嵤┻^多次采樣返回任務(wù)，舞月但采樣地點(diǎn)均位于月球正面。蟾宮挖土月球背面南極-艾特肯盆地，嫦娥塵啟程被公認(rèn)為月球上最大、號輕最古老、最深的盆地。在這里開展世界首次月背采樣，對進(jìn)一步認(rèn)識(shí)月球意義重大。

    5月3日，嫦娥六號探測器發(fā)射升空，開啟奔月之旅。嫦娥六號探測器由“著陸器+上升器”和“軌道器+返回器”組成，歷經(jīng)近月制動(dòng)“剎車”、著陸器與上升器組合體和軌道器與返回器組合體分離，于6月2日成功著陸在月球背面南極-艾特肯盆地預(yù)選著陸區(qū)。

    6月2日至3日，嫦娥六號著陸器與上升器組合體順利完成在月球背面南極-艾特肯盆地的智能快速采樣，并將珍貴的月球背面樣品封裝存放在上升器攜帶的貯存裝置中，完成了這份宇宙快遞的“打包裝箱”。

    月背“挖土”是門精細(xì)活。從“挖”到“取”再到“封裝”，要順利采集寶貴的月球樣品，離不開鉆取、表取、封裝等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的支撐。

    嫦娥六號任務(wù)副總設(shè)計(jì)師王瓊告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者，科研人員為嫦娥六號設(shè)計(jì)了兩種“挖土”方式：鉆具鉆取和機(jī)械臂表取。探測器隨身攜帶了鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”，將采取深鉆、淺鉆以及“鏟土”“夾土”等方式，采集月球樣品。

    “鉆取和表取的側(cè)重點(diǎn)各不相同?！敝袊教炜萍技瘓F(tuán)金晟毅介紹，鉆取需要采集一定深度的月球次表層樣品，要爭取讓采樣裝置采得更深，讓樣品種類更為豐富；而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。

    月背采樣是先鉆取后表取。金晟毅說，兩種“挖土”方式實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑、采集的月球樣品種類不一樣，科學(xué)價(jià)值也不盡相同。

    首次在月背采樣，嫦娥六號面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

    中國航天科技集團(tuán)任德鵬指出，相比嫦娥五號，嫦娥六號任務(wù)有3個(gè)特點(diǎn)：一是采樣地點(diǎn)位于月背，為保證數(shù)傳鏈路的連續(xù)性，必須依靠鵲橋二號中繼星“搭橋”；二是采樣地點(diǎn)所處的緯度更高，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，這對地面規(guī)劃和采樣機(jī)構(gòu)來說是更大挑戰(zhàn)；三是采樣時(shí)間相比嫦娥五號更短。

    “鉆得動(dòng)”是研制團(tuán)隊(duì)最為關(guān)注的環(huán)節(jié)之一。

    研制團(tuán)隊(duì)在嫦娥六號“出發(fā)”前開展了大量地面試驗(yàn)與仿真分析。任德鵬介紹，針對月背中繼通信可能無法有效配合鉆采作業(yè)這一極端工況，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了應(yīng)急程序，做好充分準(zhǔn)備，確保在極端工況下能通過“人機(jī)協(xié)作”方式，輔助嫦娥六號及時(shí)研判控制鉆取風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)場決策后續(xù)動(dòng)作。

    結(jié)合月壤特性，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“百里挑一”的獨(dú)創(chuàng)鉆頭，通過對比多種設(shè)計(jì)方案，最終確定了取芯機(jī)構(gòu)方案以及相應(yīng)構(gòu)型，使其具備高硬度巖石的鉆進(jìn)能力。同時(shí)，研制團(tuán)隊(duì)針對不同顆粒度月壤切削、撥、擠、排能力，讓鉆頭形成多個(gè)切削面，在實(shí)現(xiàn)高效取芯的同時(shí)，具有良好的層序保持特性，讓高難度的月背“挖土”更穩(wěn)妥順暢。

    月球表面為高真空、高低溫、月塵綜合環(huán)境。要將38萬公里之外的月球樣品在無人條件下進(jìn)行打包封裝，歷經(jīng)空間飛行、再入返回等步驟還不被地面環(huán)境污染，維持月球樣品原態(tài)，這就需要研制一套專門裝置。這套裝置能夠在月表自動(dòng)承接、密封月球樣品，并保證樣品被完好無缺地送回地球。

    任德鵬介紹，研制團(tuán)隊(duì)接連突破多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，確保嫦娥六號完成自動(dòng)密封任務(wù)。為保證取得的樣品在提芯的過程中不發(fā)生掉落，研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多方案的篩選驗(yàn)證，設(shè)計(jì)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)，可實(shí)現(xiàn)簡單可靠的封口。

    “針對采集的月壤樣品具有可變形特征，嫦娥六號探測器還專門設(shè)計(jì)了特殊的提芯拉繩，方便樣品傳送和轉(zhuǎn)移?！比蔚蛮i說。在一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的支撐下，嫦娥六號月背“挖土”如期“竣工”，為達(dá)成“人類首次月背采樣返回”目標(biāo)又向前邁出關(guān)鍵一步。

    王瓊介紹，嫦娥六號著陸器配置的降落相機(jī)、全景相機(jī)、月壤結(jié)構(gòu)探測儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷正常開機(jī)，按計(jì)劃開展了科學(xué)探測，在月表形貌及礦物組分探測與研究、月球淺層結(jié)構(gòu)探測等科學(xué)探測任務(wù)中發(fā)揮重要作用。探測器鉆取采樣前，月壤結(jié)構(gòu)探測儀對采樣區(qū)地下月壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析判斷，為采樣提供了數(shù)據(jù)參考。

    此外，嫦娥六號著陸器攜帶的歐空局月表負(fù)離子分析儀、法國月球氡氣探測儀等國際載荷工作正常，開展了相應(yīng)科學(xué)探測任務(wù)。其中，法國月球氡氣探測儀在地月轉(zhuǎn)移、環(huán)月階段和月面工作段均進(jìn)行了開機(jī)工作；歐空局月表負(fù)離子分析儀于月面工作段進(jìn)行了開機(jī)工作。安裝在著陸器頂部的意大利激光角反射器成為月球背面可用于距離測量的位置控制點(diǎn)。

    6月4日7時(shí)38分，嫦娥六號上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛，3000牛發(fā)動(dòng)機(jī)工作約6分鐘后，成功將上升器送入預(yù)定環(huán)月軌道。

    “與地面起飛相比，嫦娥六號上升器沒有固定的發(fā)射塔架系統(tǒng)，而是將著陸器作為‘臨時(shí)塔架’?！蓖醐傉f，與嫦娥五號月面起飛相比，嫦娥六號上升器月背起飛的工程實(shí)施難度更大，在鵲橋二號中繼星輔助下，嫦娥六號上升器借助自身攜帶的特殊敏感器實(shí)現(xiàn)自主定位、定姿。上升器點(diǎn)火起飛后，先后經(jīng)歷垂直上升、姿態(tài)調(diào)整和軌道射入3個(gè)階段，順利進(jìn)入了預(yù)定環(huán)月飛行軌道。

    任務(wù)中還有一抹“中國紅”引發(fā)關(guān)注——表取完成后，嫦娥六號著陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。這是我國首次在月球背面獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示國旗。

    來自國家航天局的消息稱，后續(xù)，月球樣品將轉(zhuǎn)移到嫦娥六號返回器中，由返回器帶回地球。軌道器和返回器組合體將環(huán)月飛行，等待合適的返回時(shí)機(jī)進(jìn)行月地轉(zhuǎn)移，在地球附近返回器將攜帶月球樣品再入大氣層，計(jì)劃降落在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場。

    本報(bào)北京6月4日電