嫦娥六号月背软着陆背后的黑科技揭秘
嫦娥六号月背软着陆背后的黑科技揭秘
2024年6月2日，嫦娥六号着陆器和上升器组合体在月球背面南极-艾特肯盆地成功着陆，这是人类首次在月球背面实现自动采样返回任务。这一壮举的背后，凝聚着中国航天科技的智慧与力量。让我们揭秘嫦娥六号成功着陆月背的关键技术。
精准选址：在崎岖地形中寻找安全着陆区
嫦娥六号的着陆区选择面临巨大挑战。月球背面地形崎岖，南极-艾特肯盆地区域整体地势较低且撞击坑分布密集，这对着陆安全性提出了极高要求。中国航天科技集团五院（以下简称“五院”）研制团队通过分析遥感数据，建立了适用于月背着陆的选址方法。
在确认着陆区后，研制团队对着陆区的地形地貌、地质条件等进行了多轮复核与研究工作，进一步降低着陆风险，保证选址区域分析完备、选址约束考虑全面、选址结果可信可用。
智能导航：GNC系统的“粗精接力避障”
嫦娥六号采用的GNC（制导导航与控制）系统由五院502所研制，该系统需要实时完成“我在哪儿”“我要去哪儿”和“我怎么去”三项核心任务。在极具挑战的落月过程中，该系统要完成“飞行轨迹控制”“安全着陆点选择”和“精准控制”三项核心任务。
在下降过程中，嫦娥六号GNC系统需要自主选择一个既符合着陆要求，又能满足上升器月面起飞条件的落点，为后续的取土和起飞创造良好条件。为此，GNC系统会自主操控组合体边降落边快速调整姿态，对预定着陆区域进行拍照分析，并飞向选定区域。这是第一次避障，也被称为“粗避障”。
在距离月面更近时，组合体实施短暂悬停，再次对月面拍照，精确避开障碍，选定最终落点。这是第二次避障，即“精避障”。
相比嫦娥五号，嫦娥六号要消耗更多推进剂，对此研制人员对GNC系统进行了针对性调整、优化和升级，确保了落月精度又兼顾了资源使用的经济性。
“泊车雷达”：微波测距测速敏感器
由中国航天科技集团五院西安分院研制的微波测距测速敏感器，就像在着陆器上安装了一部“泊车雷达”，帮助着陆器和上升器组合体实现月背软着陆。
“这部‘雷达’在着陆器接近月球表面时开始工作，细致测量各项数据并传递精确信息，准确判断着陆点和降落速度，确保嫦娥六号控制身姿顺利‘泊车’，为安全精准着陆提供可靠保障。”中国航天科技集团五院西安分院专家形象地比喻道。
稳定着陆：量身定制的“纤纤美腿”
软着陆月背前，嫦娥六号着陆器和上升器组合体还要经受“最后一落”的冲击。由中国航天科技集团五院529厂量身定制的4条轻质、高强“纤纤美腿”，让嫦娥六号落月更轻盈。
可别小看这些“修长美腿”，它们的学名叫“着陆缓冲机构”，每条着陆腿由1个主腿、2个副腿和1个足垫组成，各有分工，各司其职。“着陆前，采用新型高强合金材料并填充特殊材料的主副腿协同工作，以便着陆时安全地支撑住探测器的身体，并传递、吸收各种冲击力。”中国航天科技集团五院529厂专家介绍，除了拥有“修长美腿”，嫦娥六号着陆器还搭配4个圆形大脚掌（足垫）——“看上去像4个大脸盆，直径差不多是普通人脚掌的2倍，其盆状结构以及设计巧妙的‘足弓’，可以起到更好的缓冲作用，防止探测器在着陆月背时摔倒，并提升嫦娥六号落月时的舒适‘脚感’”。
通信保障：鹊桥二号中继星的升级优化
落月时，地球上的控制中心和嫦娥六号探测器之间会产生大量的信息，这些信息的传输由航天东方红卫星有限公司（中国航天科技集团五院所属）抓总研制的鹊桥二号中继星支持完成。
与鹊桥中继星最远9万公里的距离相比，鹊桥二号中继星的远月点距离月面的最远距离约为1.6万公里，这使得它在天线口径不变的情况下，必须大幅提高通信速率。为此，研制团队为其巧妙设计了环月大椭圆冻结轨道，不仅提高了通信速率和通信覆盖能力，还可以节省燃料，有利于在轨道上长期驻留。此外，相较于鹊桥中继星，研制团队还将鹊桥二号中继星前向链路（从中继星到月面探测器）和返向链路（从月面探测器到中继星）的最高码速率提高了近10倍，对地数据传输链路的最高码速率提高了近百倍，这也让其通信能力“如虎添翼”。
值得一提的是，鹊桥二号中继星把同时接收探测器数据的数据传输通道，从鹊桥中继星的2路提高到了最多10路，“这样，在提升通信速率的基础上，又大幅增加了传输通道。这一设计让鹊桥二号中继星一下有了5个‘分身’，使得大量的数据通信成为可能，让不可见的月背降落一切尽在掌握。”航天东方红卫星有限公司专家解释。
嫦娥六号的成功着陆，不仅标志着中国航天在月球探测领域迈出了重要一步，更为未来深空探测任务积累了宝贵经验。这些硬核技术的突破，展现了中国航天科技的实力，为人类探索宇宙奥秘贡献了中国智慧。