登月轨道与月球自转逆行　将利用“鹊桥二号”中继通信

　　嫦娥六号是计划着陆在月球背面的南半球区域。

首次开展月球背面取样演示画面。　

　　国家航天局5月1日发布消息，经工程任务指挥部综合研判决策，探月工程四期嫦娥六号任务计划5月3日实施发射。至5月2日，嫦娥六号任务已完成发射前最后一次系统间全区合练，各项准备工作正在稳步推进。

　　在中国文昌航天发射场，执行此次发射的长征五号遥八运载火箭即将加注推进剂。这是长征五号运载火箭第二次执行探月工程发射任务，将运送嫦娥六号探测器至地月转移轨道，以实施月球背面采样返回任务。此次任务在综合考量地月位置关系等因素基础上，工程团队应用“窄窗口多轨道”发射技术，为火箭在连续两天、每天50分钟的窗口内，共设计了10条奔月轨道。

　　5月2日，嫦娥六号任务已完成发射前最后一次系统间全区合练，文昌航天发射场、北京飞控中心、西安卫星测控中心、远望号测量船队以及任务各测控场站等实施联调联控，目前各系统已经做好发射前准备工作。这是嫦娥六号发射前的最后一次系统间全区合练，主要针对长征五号运载火箭与嫦娥六号器箭组合体发射入轨阶段各项工作进行检验。

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　　火箭为何设计多条奔月轨道?

　　嫦娥六号入轨精度要求极高，让“奔月路”可靠性提高

　　为了让这次嫦娥六号任务能顺利实施，科研人员为火箭设计了多个发射窗口。

　　与发射近地轨道航天器不同，由于地月相对位置不断变化，一旦在发射窗口内不能实施发射，嫦娥六号的奔月计划就会受到影响。为了让嫦娥六号有最佳入轨状态，火箭团队用上了“窄窗口多轨道”发射技术。

　　航天科技集团一院朱海洋介绍，嫦娥六号任务的特点就是对于窗口的要求特别高，主要还是奔月轨道，为了达到能量最优，对火箭发射时间以及送到LTO(地月转移)轨道的时间要求比较高，所以发射窗口相对比较窄。针对这一发火箭窄窗口多轨道的技术，开展了一些验证。

　　这次发射，科研人员为火箭设计了多条奔月轨道，大大提高了发射概率和发射可靠性，为后续嫦娥六号奔月打下基础。同时，嫦娥六号探测器需要进入近地点200公里、远地点41万公里的地月转移轨道，为了让嫦娥六号奔月路上少用点“力气”，入轨精度也要求极高。

　　朱海洋介绍，主要是把火箭送到LTO(地月转移轨道)交班点。入轨精度越高，对于嫦娥六号它的调姿、定向、轨道的抬升、变轨、推进剂消耗会比较少。　　

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　　首次到月背取哪些样品?

　　月球南极-艾特肯盆地采出的样品非常特殊，争取获得更新的月球科学数据

　　嫦娥六号的目的地是月球背面，这次任务是首次开展月背取样返回。

　　月球是距离我们最近的自然天体，38万公里之外的它一直在绕着地球运行，同时也成为地球生命的“保护伞”，月球背面那些密密麻麻的撞击坑，都是它曾为地球付出而留下的印记，如果没有月球的存在，那些撞击坑就会出现在地球表面。同时，月球上有大量的资源，比如100多种矿物质等，所以进一步了解月球，有助于人类研究地球的起源和演变过程，探索未知的科学世界。

　　然而迄今为止，人类已经进行的十次月球采样返回都是位于月球正面。探月工程三期副总设计师、地面应用系统总师李春来介绍，月球背面整体相对于月球的正面来说更为古老。

　　月球的正面和背面有非常大的不一样。月球背面基本上都是古老的月壳和月球的高地，会埋藏着很多科学的问题。因此，嫦娥六号计划对月球背面样品进行系统、长期的研究，分析月壤的结构、物理特性、物质组成，争取获得更新的月球科学数据。

　　月球南极和地球南极类似，都在最南端，而且非常寒冷。月球南极地区有低洼的环形山坑底，也有高耸的山峰，地形非常复杂，极区内的某些地区可以连续暴露在阳光下数月甚至更长时间，而不受阴影影响，光照充足，并且附近的永久阴影坑内可能存在水冰，因此这里成为建立栖息地的良好备选。而月球背面还存在着月球三大地体之一的南极-艾特肯盆地，具有重要的科研价值。

　　嫦娥六号任务，就是计划前往月球背面南极-艾特肯盆地，进行形貌探测和地质背景勘查等工作，去发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品，实现众多科学目标，增进人类对月球的认知。

　　据介绍，南极-艾特肯盆地在科学上比较特别，科学家们认为是太阳系里面自然天体上最大的一个陨石坑，此处采出的样品会非常特殊。

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　　在月球背面采样有多大难度?

　　月球背面和地球无法直接通信，月球逆行轨道测控非常不容易

　　这一次，嫦娥六号将突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能采样和月背起飞上升等关键技术，在月球背面进行自动采样返回，同时开展着陆区科学探测和国际合作，并搭载10千克国际载荷。

　　逆行，指的是绕行方向和月球自转的方向是相反的，这次月球逆行轨道是一个可以长期稳定的轨道，不管是探测器，环月的卫星，还是未来载人登月的飞船，走这个轨道，它的能耗比较小，在携带相同燃料的情况下，意味着我们能装更多的东西。据北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征表示，远距离逆行轨道是目前各国探月的时候非常关注的一个轨道。

　　但是，这样的轨道带来的最大的难度就是测控非常不容易。“打个比方，轨道对导航系统的要求高一点，就像在一个信号不那么好的地方开车，我们希望验证我们的导航系统能不能比较好地保持监控，保持监测，给我们提供相应的信息的指引。”陈征说道。

　　嫦娥五号是着陆在月球正面的北半球，嫦娥六号是着陆在月球背面的南半球区域。而由于地月潮汐锁定，月球背面是永远无法朝向地球，这也导致月球背面和地球无法直接通信，鹊桥二号像一座桥，可以提供中继通信，也就是说，嫦娥六号传回地面的数据或者地面发送的指令，可以通过鹊桥二号转发。

　　据国家航天局探月与航天工程中心嫦娥七号任务副总师唐玉华介绍，嫦娥六号是采样返回任务，它在月面的工作时间相对来说比较短，鹊桥二号可以为嫦娥六号提供可视(测控)弧段，在这个弧段内它完全可以完成关键动作。　　

　　●国际竞争

　　各国纷纷启动月球探测开发计划

　　月球资源开采“先到先得” 目前开发竞争趋于白热化

　　继2020年12月17日嫦娥五号成功带回1731克月球样品后，我国于2022年正式启动了探月四期工程，即今年发射嫦娥六号实现月背采样返回、2026年前后发射嫦娥七号开展月球南极环境与资源勘查、2028年前后发射嫦娥八号构建国际月球科研站基本型，并开展资源利用试验验证。

　　国际上，各大国也纷纷启动月球探测开发计划，掀起了新一轮探月热潮。2017年，美国批准启动了阿尔忒弥斯(Artemis)计划，其目标是月球南极长期驻留和资源开采，并以此为踏板进军火星。截至2024年1月，该计划已成功发射阿尔忒弥斯—Ⅰ号，并完成了阿尔忒弥斯—Ⅱ任务4名宇航员的选拔。本轮任务中，美国国家航空航天局采用了国际合作及私营企业联合开展的新模式，目前澳大利亚、加拿大、意大利、日本、卢森堡、阿联酋、英国等已相继加入该计划。2024年2月，美国国家航空航天局与私营企业“直觉机器”公司研发的“奥德修斯”着陆器登陆月球，这标志着自1972年以来美国航天器重返月球。

　　俄罗斯、欧盟、日本、印度、以色列等也宣布或启动了各自的探月计划。2015年10月，时任欧洲航天局局长约翰－迪特里希·韦尔纳在第66届国际宇航大会上首次宣布其国际月球村计划，并在此后迅速启动了以月壤为基材的月面3D打印建造技术攻关。2023年，俄罗斯发射了月球探测器“月亮—25”，其目标是2035年左右在月球上建立基地、开发月球矿产资源。

　　根据联合国《月球公约》规定，月球资源开采遵循“先到先得”规则，目前月球开发竞争趋于白热化。正如中国航天科技集团有限公司嫦娥五号探测器系统总指挥兼总设计师杨孟飞院士所说，我国月球资源开发利用已日益紧迫、刻不容缓。

　　●中国揽月

　　20年前的今天，我国探月工程立项，这项同时承载浪漫与科学的计划被命名为“嫦娥工程”。探月人白手起家、攻坚克难，实现我国探月工程连战连捷:嫦娥一号、二号先后成功奔月，嫦娥三号着陆虹湾，嫦娥四号降落月背，嫦娥五号采样返回，我国探月工程“绕、落、回”三步走规划顺利完成，为我国探月工程实施和深空探测领域发展作出卓越贡献。

　　嫦娥一号:首颗月球探测器

　　2007年11月，嫦娥一号完成绕月探测，实现了中华民族飞天揽月的世代梦想。中国人期盼千年的“到月宫里一探究竟”开始梦想成真。作为“绕、落、回”三步走的第一步，首期绕月工程就是研制和发射探月卫星嫦娥一号。“从‘嫦娥一号’飞向月球的那一刻起，我就知道，飞向月球的大门一经打开，深空探测的脚步就不会停止。”探月工程首任总设计师孙家栋的话令人印象深刻。

　　嫦娥二号:飞向更远的深空

　　2010年10月，嫦娥二号发射取得圆满成功，作为探月工程二期先导星，嫦娥二号卫星验证探月工程二期部分关键技术，深化月球科学探测。

　　嫦娥二号发射成功后，卫星轨道设计、导航控制、热控、X波段测控、微小相机视频成像等各技术验证项目均按程序进行并次次成功。

　　嫦娥二号在半年设计寿命周期全面实现了6大工程目标和4项科学探测任务，获取了一批重要科学数据。同时，嫦娥二号也是我国成功研制的第一个行星际探测器，使中国成为世界上第三个造访拉格朗日点、第四个开展小行星探测的国家。

　　嫦娥三号:成功着陆月球

　　与嫦娥一号、二号相比，嫦娥三号探测器技术跨度大、设计约束多、结构也更为复杂，新技术、新产品达到80%。2013年12月，嫦娥三号成功降落在月球虹湾地区，我国首次实现地外天体软着陆和巡视探测，成为世界上第三个成功实现地外天体软着陆和巡视勘察的国家。

　　“鹊桥”中继星:实现地月通信

　　要探月背，中继星先行。2018年5月，“鹊桥”中继星发射升空，成为世界首颗地球轨道外专用中继通信卫星，为地月通信架起“天路”。“鹊桥”中继星的发射和在轨应用，标志着我国率先掌握地月中继通信技术。

　　嫦娥四号:首次月背软着陆

　　在很长一段时间里，“到月球背面去”被视作是“不可能完成的任务”。面对月球背面的全新环境，嫦娥四号研制团队成员协同攻关，解决了一系列重大技术难题。2019年1月，嫦娥四号任务取得圆满成功，实现人类航天器首次在月球背面软着陆和巡视勘察，率先在月球背面刻上中国足迹。

　　嫦娥五号:成功采样返回

　　2020年12月，嫦娥五号携带月壤圆满回归，实现了中国航天史乃至世界航天史上的多个“首次”，收获了研究月球乃至太阳系行星的宝贵科学样品，奏出了中国探月工程“绕、落、回”三步走的终章强音。

　　嫦娥五号是我国首个无人月球采样返回任务，是当时我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，一举突破月面采样、月面起飞上升、月球轨道交会对接与样品转移、跳跃式再入返回等关键技术，经过环环相扣的飞行过程，带回1731克月球样品，成为世界单次采样量最大的无人月球采样任务。

　　速览

　　嫦娥六号奔月都干些啥?

　　嫦娥六号原本是嫦娥五号的备份，在嫦娥五号任务成功后被赋予了新的使命，它将前往月球背面采集月球样品，并带回地球，这也将是首次开展月球背面取样。

　　嫦娥六号任务，计划前往月球背面南极-艾特肯盆地，进行形貌探测和地质背景勘查等工作，去发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品。

　　为增进国际合作，嫦娥六号任务还搭载了法国的氡气探测仪、欧空局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个国家的载荷和卫星项目。

　　整合:黄亚岚

　　来源:新华社、央视新闻、央广网、中国之声

　　图片来源:央视截图