嫦娥六号如何实现月背“挖宝”？解锁那些关键设备

本文转自：央视网

嫦娥六号日前完成世界首次月球背面采样。从6月2日到6月6日这几天时间里，嫦娥六号在月球上完成的一系列关键动作。降落月面、采集月壤、封装、拍照、月面起飞、交会对接……等等一系列动作可以说是一气呵成，干得漂亮。

现在，携带着月球背面土壤的嫦娥六号轨道器和返回器组合体，正在环月轨道上飞行，大约再过12天左右，等待一个合适的窗口就动身返回。

月壤“珍宝”即将来到地球，在这场环环相扣、步步关键的“太空接力”中，有不少高科技的应用，确保了步步关键成为步步稳健。解锁嫦娥六号“太空挖宝工具箱”，了解几个在“挖宝”过程中起到关键作用的关键设备，看看它们究竟是怎么让嫦娥六号落得下去、看得清楚、挖得到宝。

三个敏感器接力协作 确保安全着陆

与月球正面相比，月球背面布满了大大小小的撞击坑，怎么才能让嫦娥六号安全着陆在一块相对平坦的区域上，实现“落得准”呢，这就需要让探测器拥有“眼睛”和“耳朵”，能够眼观六路、耳听八方，嫦娥六号自身携带了三个敏感器，通过敏感器的接力协作，把要降落的地方看清楚、判断准，确保嫦娥六号实现稳稳落月。

嫦娥六号携带了许多敏感器，这些敏感器就像是探测器的眼睛和耳朵，它们通过光学、微波等方式自动判断具体的着陆地点。这些敏感器就包括中国科学院上海技术物理研究所研制的激光测距敏感器、激光测速敏感器和激光三维成像敏感器。

激光测距敏感器：测量与月背表面距离

其中，激光测距敏感器向月面发射激光光脉冲，通过测量月面回波脉冲信号与激光发射脉冲信号的时间间隔，时刻提醒着上组合体跟月背表面还有多远的距离。

嫦娥六号激光测距敏感器副主任设计师 程鹏飞：它是嫦娥六号最早开机的一台载荷，它从距离月面大概30公里处开始工作，直至探测器软着陆，全程都要为嫦娥六号探测器提供精确的距离信息。

激光测速敏感器：速度测准着陆才稳

当嫦娥六号着陆器下降到距离月表3公里处时，激光测速敏感器开始工作，它主要解决速度测量的问题，速度测得越准，着陆才能越稳。简单来说，激光测距敏感器和激光测速敏感器的作用是在下降过程中给着陆器提供实时距离和速度信息，确保着陆精度和安全；而着陆点的选取则依靠激光三维成像敏感器。

三维成像敏感器：可识别0.2米的坑

嫦娥六号激光三维成像敏感器主管设计师 李铭：在距月球100米左右的一个距离的时候，嫦娥六号着陆器会悬停在月球的上空，我们的激光三维成像敏感器会开机工作，在0.25秒的时间内对月球30度乘30度这样一个范围的地形进行精细的三维成像探测，可以获得五厘米的精度，作用是可以寻找一个平坦的安全着陆区，把嫦娥六号降下去，防止出现坑或者是障碍。

激光三维成像敏感器的测量有多精准呢？专家介绍，它能在空中把0.2米的坑和石头区别出来，帮助探测器自主判断落地区域是否存在障碍；而且在着陆器悬停的过程中，它仅有三次作出判断的机会，做到又快又准，三个敏感器接力协作，才保证了此次嫦娥六号选取了安全的着陆点成功在月背软着陆。

“月壤鹰眼” ：月球矿物光谱分析仪

安全软着陆后，嫦娥六号在月球背面完成了“挖土”采样的任务，在这个过程中，月球矿物光谱分析仪开机工作，它就像一个“鹰眼”，能够快速进行光谱探测、识别采样区域的矿物成分，还具备了对月球水检测的能力。

专家告诉我们，在嫦娥六号探测器顺利登陆月背之后，只有约48小时的月面工作时间，月球矿物光谱分析仪是在探测器收集表面月壤时工作的，它需要在“挖土”前和“挖土”后，分别对月壤光谱特征信息进行记录。

中国科学院上海技术物理研究所月球与深空探测系列载荷指挥 舒嵘：将来我们样品取回来以后，就可以知道样品在月球表面的时候，它的背景参数，相当于地质背景，知道它取样的环境是个什么样。我只取了一部分样品，但是剩下的样品它是什么样的一个光谱特征，这样实际上就为科学家的样品分析，做一些背景数据。

据介绍，此次月球矿物光谱分析仪用上了月球表面原位光谱探测技术，国际上首次实现了在月表复杂场景下对矿物的近距离且不破坏赋存状态的高分辨率光谱实时探测。

不仅分析了采样区的矿物组成分布，月球矿物光谱分析仪还特别关注月壤中是否含有月球水的存在，为破解与揭示月球起源与演化等科学难题提供了独特的新视角。

钻取设备长2.5米 怎样采样和储存？

嫦娥六号首次在月球背面“挖土”取样，仍然采用了“表取”和“钻取”和两种方式。“表取”就是小铲子铲土，“钻取”就是用钻杆钻土，然后储存起来。其中的钻取设备，钻杆有两米多长，它是怎么实现取样的？关键是，这么长的样品它是怎么储存到那么小的密封装置里的呢？嫦娥六号的钻取设备比嫦娥五号的又有哪些创新？到这个设备的研制单位去看一看↓

据介绍，此次嫦娥六号“钻取”所用的采样装置共有三层结构，设计长度为2.5米，最外层是外钻杆，紧靠外钻杆的是取芯管，取芯管的外面包裹着一条取芯袋。当钻头向下钻进时，取芯袋也会跟随着取芯管向下运动，而钻取到的月壤岩芯则会被顶进袋内，这个过程有点像“穿袜子”。取样后的取芯袋以缠绕的方式，存放在钻取初级密封装置上。

中国科学院金属研究所研究员 马宗义：钻杆在钻取的时候必须得耐磨，不能有大的变形，如果变形比较大的话，月壤就取不回来了。得保证它有足够的塑性和韧性，使它在整个运转的过程中、在钻取过程中不会发生开裂。

外钻杆是嫦娥六号钻取采样设备中的关键部件，为了保证它钻取有力度、不易变形，同时重量能够进一步减轻，中国科学院金属研究所科研团队进行了一系列探索，最终研制出了高强韧铝基复合材料挤压棒材、锻件和厚壁管材，实现材料性能和稳定性的大幅提升，用这些材料制作的钻杆耐磨性和强度可以与钢材媲美，同时重量减轻了65%。另外，科研团队对取芯管也进行了全面升级，采用两种轻质异形铝合金制造，使得钻取装备的整体重量进一步减轻。

中国科学院金属研究所研究员 姜海昌：我们这个管子要求是一体化成型的，我们可以看到它特别长，为了在登月过程中减轻重量，所以它这个壁要求很薄，对我们的加工造成很大的困难。所以在整个制造过程当中，我们不断地在更换制造的模具、夹具，进行相应的生产。