6月25日，由航天科技集团五院抓总研制的嫦娥六号探测器，携带着人类首次在月球背面获取的样品，以半弹道跳跃式再入返回的方式回到地球，稳稳降落在我国内蒙古四子王旗着陆场。嫦娥六号任务取得圆满成功。

“六姑娘”任务更具挑战

嫦娥六号探测器被亲切地称为“嫦娥”家族的六姑娘。此前，我国探月工程五战五捷，实现了“绕、落、回”三步走目标。其中，嫦娥五号首次实现了我国地外天体采样返回，取回了1731克月壤。按照“嫦娥”家族研制惯例，嫦娥六号是嫦娥五号的备份件，天生要肩负更具挑战的任务目标。中国科学院院士、航天科技集团五院技术顾问叶培建介绍，此前，作为备份的嫦娥二号较嫦娥一号、嫦娥四号较嫦娥三号，都设定了更具挑战的任务目标。

嫦娥六号当然也不例外。“通过嫦娥五号任务，我们已经掌握了月球正面采样能力，再做一次也能‘比较轻松’地实现。”航天科技集团五院嫦娥六号探测器研制人员说，新任务必须在现有条件的基础上创新突破，向新的科技高峰冲锋。

于是，嫦娥六号领到了“到月背，去采样”的任务。“这是人类首次月背采样返回的任务。”叶培建说，可由于人类对月球背面的环境认识并不充分，这趟月背之旅面临了很多困难和挑战。

今年1月，嫦娥六号探测器运抵文昌。奔月前的最后准备期间，国际上开展的3次探月任务均不同程度遭遇挫折。其中，美国“游隼”号月球着陆器发生推进剂泄漏，登月失败；日本SLIM探测器登月后，太阳能电池无法正常发电；美国“奥德修斯”着陆器落月过程发生故障，2条着陆腿折断导致倾倒。研制团队深感责任重大，在自身工程积累的基础上精心准备，推动任务向前的每一步都迈得稳当。

月球背面总是背向地球，要让嫦娥六号不失联，鹊桥二号中继星提前就位搭起“地月鹊桥”；月球南极—艾特肯盆地地形复杂，为确保探测器落月、起飞平稳，研制团队建立了适用于月背着陆的选址方法；精心设计的钻采、表采结合采样模式及采样装置，实现人类首次月背挖土……研制人员表示，探月之路充满艰难险阻，科研工作没有捷径，要一步一个脚印地走。

用“打水漂”踩刹车

从5月3日启程，嫦娥六号的长途旅行可谓环环相扣、步步惊心。

5月8日，嫦娥六号成功实施近月制动；6月2日，着陆器上升器组合体抵达月背预选着陆区，随后完成月壤样品采集，五星红旗在月背展开；6月4日，嫦娥六号成为世界首个在月球背面起飞的航天器；6月6日，上升器与轨道器返回器组合体完成月球轨道交会对接和样品容器转移，回家之路开启。

在中国空间站工作的航天员乘组乘坐神舟飞船回家时，再入大气层的速度为每秒约7.9公里的第一宇宙速度。而嫦娥六号从38万公里外的月球一路飞驰而来，其速度接近第二宇宙速度，即每秒约11.2公里。每秒超过3公里的速度差，对返回器的考验不可同日而语。航天器再入大气层的过程中，舱体与大气剧烈摩擦，使得热流急剧提升，如果再入速度提升1倍，再入热量会提高8至9倍。因此，嫦娥六号返回地球，首要的任务便是“踩刹车”减速。

早在我国发射探月工程三期再入返回飞行试验器时，设计师就提出了一个大胆的返回方式——半弹道跳跃式再入返回。航天器先高速进入大气层，又在气动作用下跃出大气层，仿佛打了个水漂。借助大气层这个天然屏障，航天器将自身速度降至第一宇宙速度，后续的返回便能轻车熟路。

不过，与近地轨道航天器返回相比，嫦娥六号返回面临的情况更加复杂，它要在风驰电掣、大起大落的状态下飞行六七千公里，必须完美控制再入角度和再入点。返回器要做到“指哪打哪”，制导导航与控制（GNC）系统这个“舵手”责任重大。制导设备会根据当前位置和速度，结合落点位置进行制导处理，自动规划出最佳飞行路线；高精度导航设备可以在茫茫宇宙中实时获取自身的位置和速度；控制设备通过控制返回器外的发动机，调整返回器姿态，使其沿着规划的轨迹飞行。三者协同工作，就能帮助返回器找到回家的路。

伞花在草原上空绽放

红白相间的伞花在阿木古朗草原上空绽放，意味着嫦娥六号的回家路即将走完。在落地过程中，一小一大两级降落伞先后打开。第一级减速伞是只有2平方米的“小花”，对返回器进行初级减速，并在“踩刹车”后分离拉出主伞；第二级降落伞面积约为50平方米，把返回器速度由300公里每小时降至不超过50公里每小时，守护它安全抵达地面。

两朵“红花”的背后，还有回收控制器、压力高度控制器、过载开关等“绿叶”相衬。其中，回收控制器是回收系统的“大脑”，在返回器距离地球数千公里时，它便“苏醒”进入预备状态。返回器进入大气层后，回收系统的另一位成员——压力高度控制器时刻聆听“风声”，通过“耳膜”感受压力，以计算出返回器所处的高度。当高度达到预定的10公里附近时，它会发出一个信号给“大脑”，“大脑”随即发出弹伞舱盖的点火命令，4只负责弹伞舱盖的弹射器将伞舱盖瞬间推出。

当嫦娥六号返回器在地面稳稳站立，安装在返回器“脚底板”上的过载开关，在感受到落地冲击后告知“大脑”，确认它已经平安着陆。乌黑的外表，见证了它这一路旅程的艰辛。再入大气层时，经受高温烧灼是返回器不可避免的过程，研制人员为它量身定制的“贴心防热衣”，充分考虑了不同部位耐烧灼和隔热的具体需求。

按照计划，嫦娥六号返回器很快就会回到它的“出生地”——航天科技集团五院，取得的月背样品也将在这里取出并完成交接，为空间科学研究打开新空间。与此同时，我国深空探测的后续各项任务也正在抓紧推进。

中国科学院院士、航天科技集团五院技术顾问叶培建用一首小诗，迎接嫦娥六号回家：

念奴娇·贤仙问答

屈子信游，巡银河，求索天问之解。踏歌星辰过月背，石破天惊之景。金器稳落，连挖带钻，呼啸入苍穹。“中”字铲痕，当是九州后辈人。借问仙女来何方？六姑娘答：自地球华夏。廿年探月捷报连，今日月宫取宝，五星红旗，展中华风采，告慰先贤。壮哉快哉，喜看天地翻覆。

叶培建 作于2024年6月20日