2024年5月8日10时12分,经过约5天数十万公里的星际航行,嫦娥六号探测器在制导导航与控制(GNC)系统的全自主操控下,成功实施近月制动,顺利进入环月轨道飞行

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近月制动是嫦娥六号探测器在飞行过程中的一次关键轨道控制。嫦娥六号探测器飞临月球附近时,实施“刹车”制动,使其相对速度低于月球逃逸速度,从而被月球引力捕获,实现绕月飞行。

后续,在鹊桥二号中继星的支持下,嫦娥六号探测器将调整环月轨道高度和倾角,择机实施轨道器返回器组合体与着陆器上升器组合体分离,之后,着陆器上升器组合体实施月球背面南极-艾特肯盆地软着陆,按计划开展月球背面采样返回任务。

嫦娥六号是嫦娥五号的备份,在嫦娥五号完成中国人首次月球无人采样返回的壮举后,嫦娥六号就被赋予了更为非凡而光荣的历史使命——人类首次月球背面自动采样返回。这一目标是人类对月球未知领域不懈探索的又一勇敢尝试,是中国人太空探索的新篇章。

整个任务过程中,嫦娥六号需要跨越重重难关,近月制动就是第一个大的考验。近月制动是通过减速让探测器由地月转移轨道切换到绕月飞行轨道,如果减速不够,刹车不能成功,探测器就将和月球擦肩而过遁入茫茫宇宙。虽然此前的多次任务中我国都出色完成了近月制动这一动作,但对于高风险的航天飞行来说从来都没有所谓的简单重复,没有轻车熟路,每一次任务都独一无二,不容丝毫懈怠。

嫦娥六号GNC系统沿袭了嫦娥五号GNC系统的优秀设计,也承袭了它的优良品质,该系统在和地面飞控人员“充分沟通”的基础上,全自主完成了近月制动任务中的姿态调整、制动准备、发动机点火以及过程中的信息传输等诸多任务,化解了近月制动中可能的风险,展现了高自主性,就地面收到的数据来看,嫦娥六号的近月制动宛如精心编制的太空芭蕾,既准确无误又赏心悦目。

不过,相对于嫦娥五号,嫦娥六号的近月制动也有些许不同,这给GNC系统带来了新的挑战。嫦娥五号的近月制动是在月球正面,对地面来说全程可见,而嫦娥六号的近月制动点火时间是在月球背面,其与地面的所有信息传递需要由鹊桥二号中继卫星来转达,就是说,整个制动过程中,嫦娥六号要边急剧减速边始终保持与鹊桥二号的“眼神交流”,而鹊桥二号在和嫦娥六号“对视”的同时,还要始终“凝视”地球和地面飞控人员保持联系,可谓太空“动中通”,而这也正是任务的一大风险点。

鹊桥二号中继通信是嫦娥六号在地面不可见情况下与地面通信的唯一通道,可谓信息生命线,因而中继通信尤为重要。所以,为保证嫦娥六号和鹊桥二号中继通信的畅通可靠,研制人员在研制过程中做了专门的设计和大量的测试,还增加了探测器和鹊桥二号的通信测试,确保了任务的万无一失。

当然,对于像嫦娥六号这样复杂的系统,任务的实施还有诸多技术风险,比如嫦娥六号经过了长时间的贮存,产品的可靠性是一大挑战。针对该问题,研制团队开展了专项的贮存和寿命保证工作,确保长期贮存产品的可靠性。

近月制动成功实施,嫦娥六号进入环月飞行阶段,后续任务将更加艰巨、更具挑战。

来源/中国空间技术研究院

文/王勇、薛英民

本文来源:中国空间技术研究院、中国航天科普

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