登月軌道與月球自轉逆行　將利用“鵲橋二號”中繼通信

嫦娥六號是計劃着陸在月球背面的南半球區域。

首次開展月球背面取樣演示畫面。

國家航天局5月1日發佈消息，經工程任務指揮部綜合研判決策，探月工程四期嫦娥六號任務計劃5月3日實施發射。至5月2日，嫦娥六號任務已完成發射前最後一次系統間全區合練，各項準備工作正在穩步推進。

在中國文昌航天發射場，執行此次發射的長征五號遙八運載火箭即將加註推進劑。這是長征五號運載火箭第二次執行探月工程發射任務，將運送嫦娥六號探測器至地月轉移軌道，以實施月球背面採樣返回任務。此次任務在綜合考量地月位置關係等因素基礎上，工程團隊應用“窄窗口多軌道”發射技術，爲火箭在連續兩天、每天50分鐘的窗口內，共設計了10條奔月軌道。

5月2日，嫦娥六號任務已完成發射前最後一次系統間全區合練，文昌航天發射場、北京飛控中心、西安衛星測控中心、遠望號測量船隊以及任務各測控場站等實施聯調聯控，目前各系統已經做好發射前準備工作。這是嫦娥六號發射前的最後一次系統間全區合練，主要針對長征五號運載火箭與嫦娥六號器箭組合體發射入軌階段各項工作進行檢驗。

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火箭爲何設計多條奔月軌道?

嫦娥六號入軌精度要求極高，讓“奔月路”可靠性提高

爲了讓這次嫦娥六號任務能順利實施，科研人員爲火箭設計了多個發射窗口。

與發射近地軌道航天器不同，由於地月相對位置不斷變化，一旦在發射窗口內不能實施發射，嫦娥六號的奔月計劃就會受到影響。爲了讓嫦娥六號有最佳入軌狀態，火箭團隊用上了“窄窗口多軌道”發射技術。

航天科技集團一院朱海洋介紹，嫦娥六號任務的特點就是對於窗口的要求特別高，主要還是奔月軌道，爲了達到能量最優，對火箭發射時間以及送到LTO(地月轉移)軌道的時間要求比較高，所以發射窗口相對比較窄。針對這一發火箭窄窗口多軌道的技術，開展了一些驗證。

這次發射，科研人員爲火箭設計了多條奔月軌道，大大提高了發射概率和發射可靠性，爲後續嫦娥六號奔月打下基礎。同時，嫦娥六號探測器需要進入近地點200公里、遠地點41萬公里的地月轉移軌道，爲了讓嫦娥六號奔月路上少用點“力氣”，入軌精度也要求極高。

朱海洋介紹，主要是把火箭送到LTO(地月轉移軌道)交班點。入軌精度越高，對於嫦娥六號它的調姿、定向、軌道的擡升、變軌、推進劑消耗會比較少。

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首次到月背取哪些樣品?

月球南極-艾特肯盆地採出的樣品非常特殊，爭取獲得更新的月球科學數據

嫦娥六號的目的地是月球背面，這次任務是首次開展月背取樣返回。

月球是距離我們最近的自然天體，38萬公里之外的它一直在繞着地球運行，同時也成爲地球生命的“保護傘”，月球背面那些密密麻麻的撞擊坑，都是它曾爲地球付出而留下的印記，如果沒有月球的存在，那些撞擊坑就會出現在地球表面。同時，月球上有大量的資源，比如100多種礦物質等，所以進一步瞭解月球，有助於人類研究地球的起源和演變過程，探索未知的科學世界。

然而迄今爲止，人類已經進行的十次月球採樣返回都是位於月球正面。探月工程三期副總設計師、地面應用系統總師李春來介紹，月球背面整體相對於月球的正面來說更爲古老。

月球的正面和背面有非常大的不一樣。月球背面基本上都是古老的月殼和月球的高地，會埋藏着很多科學的問題。因此，嫦娥六號計劃對月球背面樣品進行系統、長期的研究，分析月壤的結構、物理特性、物質組成，爭取獲得更新的月球科學數據。

月球南極和地球南極類似，都在最南端，而且非常寒冷。月球南極地區有低窪的環形山坑底，也有高聳的山峰，地形非常複雜，極區內的某些地區可以連續暴露在陽光下數月甚至更長時間，而不受陰影影響，光照充足，並且附近的永久陰影坑內可能存在水冰，因此這裡成爲建立棲息地的良好備選。而月球背面還存在着月球三大地體之一的南極-艾特肯盆地，具有重要的科研價值。

嫦娥六號任務，就是計劃前往月球背面南極-艾特肯盆地，進行形貌探測和地質背景勘查等工作，去發現並採集不同地域、不同年齡的月球樣品，實現衆多科學目標，增進人類對月球的認知。

據介紹，南極-艾特肯盆地在科學上比較特別，科學家們認爲是太陽系裡面自然天體上最大的一個隕石坑，此處採出的樣品會非常特殊。

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在月球背面採樣有多大難度?

月球背面和地球無法直接通信，月球逆行軌道測控非常不容易

這一次，嫦娥六號將突破月球逆行軌道設計與控制、月背智能採樣和月背起飛上升等關鍵技術，在月球背面進行自動採樣返回，同時開展着陸區科學探測和國際合作，並搭載10千克國際載荷。

逆行，指的是繞行方向和月球自轉的方向是相反的，這次月球逆行軌道是一個可以長期穩定的軌道，不管是探測器，環月的衛星，還是未來載人登月的飛船，走這個軌道，它的能耗比較小，在攜帶相同燃料的情況下，意味着我們能裝更多的東西。據北京交通大學物理科學與工程學院副教授陳徵表示，遠距離逆行軌道是目前各國探月的時候非常關注的一個軌道。

但是，這樣的軌道帶來的最大的難度就是測控非常不容易。“打個比方，軌道對導航系統的要求高一點，就像在一個信號不那麼好的地方開車，我們希望驗證我們的導航系統能不能比較好地保持監控，保持監測，給我們提供相應的信息的指引。”陳徵說道。

嫦娥五號是着陸在月球正面的北半球，嫦娥六號是着陸在月球背面的南半球區域。而由於地月潮汐鎖定，月球背面是永遠無法朝向地球，這也導致月球背面和地球無法直接通信，鵲橋二號像一座橋，可以提供中繼通信，也就是說，嫦娥六號傳回地面的數據或者地面發送的指令，可以通過鵲橋二號轉發。

據國家航天局探月與航天工程中心嫦娥七號任務副總師唐玉華介紹，嫦娥六號是採樣返回任務，它在月面的工作時間相對來說比較短，鵲橋二號可以爲嫦娥六號提供可視(測控)弧段，在這個弧段內它完全可以完成關鍵動作。

●國際競爭

各國紛紛啓動月球探測開發計劃

月球資源開採“先到先得” 目前開發競爭趨於白熱化

繼2020年12月17日嫦娥五號成功帶回1731克月球樣品後，我國於2022年正式啓動了探月四期工程，即今年發射嫦娥六號實現月背採樣返回、2026年前後發射嫦娥七號開展月球南極環境與資源勘查、2028年前後發射嫦娥八號構建國際月球科研站基本型，並開展資源利用試驗驗證。

國際上，各大國也紛紛啓動月球探測開發計劃，掀起了新一輪探月熱潮。2017年，美國批准啓動了阿爾忒彌斯(Artemis)計劃，其目標是月球南極長期駐留和資源開採，並以此爲踏板進軍火星。截至2024年1月，該計劃已成功發射阿爾忒彌斯—Ⅰ號，並完成了阿爾忒彌斯—Ⅱ任務4名宇航員的選拔。本輪任務中，美國國家航空航天局採用了國際合作及私營企業聯合開展的新模式，目前澳大利亞、加拿大、意大利、日本、盧森堡、阿聯酋、英國等已相繼加入該計劃。2024年2月，美國國家航空航天局與私營企業“直覺機器”公司研發的“奧德修斯”着陸器登陸月球，這標誌着自1972年以來美國航天器重返月球。

俄羅斯、歐盟、日本、印度、以色列等也宣佈或啓動了各自的探月計劃。2015年10月，時任歐洲航天局局長約翰－迪特里希·韋爾納在第66屆國際宇航大會上首次宣佈其國際月球村計劃，並在此後迅速啓動了以月壤爲基材的月面3D打印建造技術攻關。2023年，俄羅斯發射了月球探測器“月亮—25”，其目標是2035年左右在月球上建立基地、開發月球礦產資源。

根據聯合國《月球公約》規定，月球資源開採遵循“先到先得”規則，目前月球開發競爭趨於白熱化。正如中國航天科技集團有限公司嫦娥五號探測器系統總指揮兼總設計師楊孟飛院士所說，我國月球資源開發利用已日益緊迫、刻不容緩。

●中國攬月

20年前的今天，我國探月工程立項，這項同時承載浪漫與科學的計劃被命名爲“嫦娥工程”。探月人白手起家、攻堅克難，實現我國探月工程連戰連捷:嫦娥一號、二號先後成功奔月，嫦娥三號着陸虹灣，嫦娥四號降落月背，嫦娥五號採樣返回，我國探月工程“繞、落、回”三步走規劃順利完成，爲我國探月工程實施和深空探測領域發展作出卓越貢獻。

嫦娥一號:首顆月球探測器

2007年11月，嫦娥一號完成繞月探測，實現了中華民族飛天攬月的世代夢想。中國人期盼千年的“到月宮裡一探究竟”開始夢想成真。作爲“繞、落、回”三步走的第一步，首期繞月工程就是研製和發射探月衛星嫦娥一號。“從‘嫦娥一號’飛向月球的那一刻起，我就知道，飛向月球的大門一經打開，深空探測的腳步就不會停止。”探月工程首任總設計師孫家棟的話令人印象深刻。

嫦娥二號:飛向更遠的深空

2010年10月，嫦娥二號發射取得圓滿成功，作爲探月工程二期先導星，嫦娥二號衛星驗證探月工程二期部分關鍵技術，深化月球科學探測。

嫦娥二號發射成功後，衛星軌道設計、導航控制、熱控、X波段測控、微小相機視頻成像等各技術驗證項目均按程序進行並次次成功。

嫦娥二號在半年設計壽命週期全面實現了6大工程目標和4項科學探測任務，獲取了一批重要科學數據。同時，嫦娥二號也是我國成功研製的第一個行星際探測器，使中國成爲世界上第三個造訪拉格朗日點、第四個開展小行星探測的國家。

嫦娥三號:成功着陸月球

與嫦娥一號、二號相比，嫦娥三號探測器技術跨度大、設計約束多、結構也更爲複雜，新技術、新產品達到80%。2013年12月，嫦娥三號成功降落在月球虹灣地區，我國首次實現地外天體軟着陸和巡視探測，成爲世界上第三個成功實現地外天體軟着陸和巡視勘察的國家。

“鵲橋”中繼星:實現地月通信

要探月背，中繼星先行。2018年5月，“鵲橋”中繼星發射升空，成爲世界首顆地球軌道外專用中繼通信衛星，爲地月通信架起“天路”。“鵲橋”中繼星的發射和在軌應用，標誌着我國率先掌握地月中繼通信技術。

嫦娥四號:首次月背軟着陸

在很長一段時間裡，“到月球背面去”被視作是“不可能完成的任務”。面對月球背面的全新環境，嫦娥四號研製團隊成員協同攻關，解決了一系列重大技術難題。2019年1月，嫦娥四號任務取得圓滿成功，實現人類航天器首次在月球背面軟着陸和巡視勘察，率先在月球背面刻上中國足跡。

嫦娥五號:成功採樣返回

2020年12月，嫦娥五號攜帶月壤圓滿迴歸，實現了中國航天史乃至世界航天史上的多個“首次”，收穫了研究月球乃至太陽系行星的寶貴科學樣品，奏出了中國探月工程“繞、落、回”三步走的終章強音。

嫦娥五號是我國首個無人月球採樣返回任務，是當時我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，一舉突破月面採樣、月面起飛上升、月球軌道交會對接與樣品轉移、跳躍式再入返回等關鍵技術，經過環環相扣的飛行過程，帶回1731克月球樣品，成爲世界單次採樣量最大的無人月球採樣任務。

速覽

嫦娥六號奔月都幹些啥?

嫦娥六號原本是嫦娥五號的備份，在嫦娥五號任務成功後被賦予了新的使命，它將前往月球背面採集月球樣品，並帶回地球，這也將是首次開展月球背面取樣。

嫦娥六號任務，計劃前往月球背面南極-艾特肯盆地，進行形貌探測和地質背景勘查等工作，去發現並採集不同地域、不同年齡的月球樣品。

爲增進國際合作，嫦娥六號任務還搭載了法國的氡氣探測儀、歐空局的負離子探測儀、意大利的激光角反射鏡、巴基斯坦的立方星等4個國家的載荷和衛星項目。

整合:黃亞嵐

來源:新華社、央視新聞、央廣網、中國之聲

圖片來源:央視截圖