嫦娥六号53天月背采样返回任务全过程！

2024年5月3日17:27，“嫦娥六号”月球探测器由“长征五号”遥八运载火箭从中国文昌航天发射场101工位发射升空，约2210秒器箭分离，探测器进入近地点高度约200千米、远地点高度约38万千米的地月转移轨道（TLI）。

“嫦娥六号”任务是中国探月工程四期新阶段首次登月任务，也是人类首次月球背面采样返回任务。任务首选着陆区位于南极-艾特肯盆地（South Pole-Aitken，SPA）东北边缘阿波罗撞击坑（Apollo）南部（150∼158° W, 41∼45° S），目标在月面采集2000克月壤和月岩返回地球。

“嫦娥六号”月球探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器组成，发射质量达到8.35吨，是中国发射升空的质量最大的深空探测器。探测器配备降落相机、全景相机、矿物光谱分析仪、月壤结构探测仪、国旗展示系统等有效载荷。

同时，探测器还将搭载了4台国际载荷，包括法国氡气探测仪，用于对月球表面氡气同位素开展原位探测，研究挥发物在月球环境下传输和扩散机制；欧空局月表负离子分析仪，用于对月球表面负离子进行探测，研究等离子体和月面的相互作用机制；巴基斯坦立方星，开展在轨成像任务，验证纳卫星月球轨道探测技术；意大利激光角反射器，作为在月球背面的定位绝对控制点，可以与其他月球探测任务开展联合测距与定位研究。其中巴基斯坦立方星搭载于轨道器上，其余3台载荷搭载于着陆器上。

此行，“嫦娥六号”任务从发射升空到返回着陆过程可分为11个阶段，先后为运载发射（至器箭分离止）、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接、环月等待、月地转移、再入回收，任务周期约为53天时间。

地月转移和近月制动

器箭分离后，探测器将经历约112小时的转移飞行，中途进行1至3次轨道修正，在高度约200千米的近月点通过轨道器3000牛主发动机实施减速制动，进入周期约12小时的大椭圆环月轨道。

环月飞行和着陆下降

进入环月轨道后，探测器将择机释放搭载于轨道器上的巴基斯坦立方星，后者将开展在轨成像。在经过2次近月制动后，探测器最终将进入高度约200千米的圆形环月轨道。“嫦娥六号”的环月轨道由“嫦娥五号”的顺行轨道调整为逆行轨道，为探测器提供更加稳定和均匀的空间外热流（space heat flux）环境，并确保动力下降初始姿态和落月后月面工作姿态与“嫦娥五号”一致。

在圆形环月轨道飞行期间，着上组合体（着陆器和上升器组合体）和轨返组合体（轨道器和返回器组合体）分离。此后，着上组合体经2次降轨后，进入近月点15千米、远月点200千米的椭圆轨道。轨返组合体继续环月飞行，等待上升器进行交会对接。在动力下降前，着上组合体与“鹊桥二号”中继星建立通信链路，着上组合体将在中继星的支持下通过着陆器7500牛主发动机实施动力下降和着陆，历时约15分钟。

月面工作和月面上升

着陆后，全景相机将对着陆区进行成像，月球矿物光谱分析仪、月壤结构探测仪、法国氡气探测仪和欧洲局月表负离子分析仪将开展科学探测。着陆器钻取采样装置钻入浅层月壤中，采集保持剖面层序的样品，表取采样装置在月面多个位置铲取月壤或拾取月岩，采集两种月球样品，分别转移至位于上升器顶部的样品容器内，完成采样后样品容器将被密封。之后，国旗展开，上升器进行起飞准备。整个月面工作过程将耗时2天。由于月球背面中继通信时长受限，表取采样时间从“嫦娥五号”的21小时缩短为14小时。为此，“嫦娥六号”任务突破了月面快速采样技术，提高采样自主性和工作效率。

上升器将以着陆器为平台通过3000牛主发动机点火起飞，加速至月球逃逸速度（约2.4千米/秒），经过约6分钟的飞行后进入近月点15千米、远月点180千米的上升目标轨道。此后，上升器经过4次轨道机动，进入高度210千米的圆形环月轨道。当上升器位于轨返组合体前方约50千米、上方约10千米时，轨反组合体开始主动逼近、抓捕，对接机构捕获锁定上升器后，样品转移机构将上升器中的样品容器转移至返回器内部，完成样品转移。

环月等待和月地转移

轨返组合体与上升器分离后，将在环月轨道停留约14天，等待月地转移窗口。在通过轨道器3000牛主发动机实施2次月地转移入射机动后，进入月地转移轨道，探测器将进行约5天的转移飞行抵达地球附近，中途进行1至3次轨道修正。

再入回收

当轨返组合体飞行至地球表面上空约5000千米高度时，返回器与轨道器解锁分离，进入高速再入返回跟踪测量链跟踪范围，轨道器则将进行规避机动。在距地表120千米高度时，返回器将以接近第二宇宙速度（第二宇宙速度11.2千米/秒）半弹道跳跃式再入大气，而后降落于内蒙古四子王旗着陆场，最终完成超过一个半月的地月往返之旅。地面搜索回收力量将在48小时内完成对返回器的回收。

作者：木兰星舟