在一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的支撐下，嫦娥六號月背“挖土”如期“竣工”，為達(dá)成“人類首次月背自動采樣返回”目標(biāo)又向前邁進(jìn)關(guān)鍵一步。(完)

LETOU手机版6月4日7時38分，嫦娥六號上升器攜帶月球樣品自月球背面起飛，成功進(jìn)入預(yù)定環(huán)月軌道。這是人類探測器首次完成月球背面采樣和起飛。

月球表面為高真空、高低溫、月塵綜合環(huán)境。要將38萬公里之外的月球樣品在無人條件下進(jìn)行打包封裝，歷經(jīng)空間飛行、再入返回等步驟還不被地面環(huán)境污染，維持月球樣品原態(tài)，這就需要研制一套專門裝置。這套裝置能夠在月表自動承接、密封月球樣品，并保證樣品完好無缺地送回地球。

首次在月背采樣，嫦娥六號面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。中國航天科技集團(tuán)任德鵬指出，相比嫦娥五號，嫦娥六號任務(wù)有三個特點(diǎn)：一是采樣地點(diǎn)位于月背，為保證數(shù)傳鏈路的連續(xù)性，必須依靠鵲橋二號中繼星“搭橋”；二是采樣地點(diǎn)所處的緯度更高，月壤的風(fēng)化程度相比低緯度地區(qū)更加不充分，月壤的石塊含量可能會更多，這對地面規(guī)劃和采樣機(jī)構(gòu)來說是更大挑戰(zhàn)；三是采樣時間相比嫦娥五號更短。

“月背采樣是先鉆取后表取?！苯痍梢惚硎?，兩種“挖土”方式實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑、采集的月球樣品種類不一樣，科學(xué)價(jià)值也不盡相同。

“鉆得動”是研制團(tuán)隊(duì)最為關(guān)注的環(huán)節(jié)之一。為此，研制團(tuán)隊(duì)在嫦娥六號“出發(fā)”前就開展了大量地面試驗(yàn)與仿真分析。針對月背中繼通信可能無法有效配合鉆采作業(yè)這一極端工況，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了應(yīng)急程序，做好充分準(zhǔn)備，確保在極端工況下能通過“人機(jī)協(xié)作”方式，輔助嫦娥六號及時研判控制鉆取風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)場決策后續(xù)動作。

月背“挖土”是門精細(xì)活?？蒲腥藛T為嫦娥六號設(shè)計(jì)了兩種“挖土”方式：鉆具鉆取和機(jī)械臂表取。探測器隨身攜帶了鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”，將采取深鉆、淺鉆以及“鏟土”“夾土”等方式，采集月球樣品。

中國航天科技集團(tuán)金晟毅介紹，鉆取和表取的側(cè)重點(diǎn)各不相同。鉆取需要采集一定深度的月球次表層樣品，要爭取讓采樣裝置采得更深，讓樣品種類更為豐富。而表取采樣則是在一片區(qū)域里進(jìn)行多次采樣，主要采樣目標(biāo)是月球表面的風(fēng)化層樣品。

面對這一艱巨任務(wù)，研制團(tuán)隊(duì)接連突破多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，確保嫦娥六號完成自動密封任務(wù)。為保證取得的樣品在提芯的過程中不發(fā)生掉落，研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多方案的篩選驗(yàn)證，設(shè)計(jì)采用了特定封口方案。封口器采用扭轉(zhuǎn)密閉式結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行大應(yīng)變材料設(shè)計(jì)，具有低力載、高可靠的特點(diǎn)，且長時間處于大變形承載狀態(tài)下不發(fā)生應(yīng)力松弛現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)簡單可靠的封口。

針對采集的月壤樣品具有可變形特征，嫦娥六號探測器還專門設(shè)計(jì)了特殊的提芯拉繩，確保取芯軟袋具有確定的幾何形狀，方便樣品傳送和轉(zhuǎn)移。

此前，人類對月球?qū)嵤┻^多次采樣返回任務(wù)，但采樣地點(diǎn)均位于月球正面。嫦娥六號探測器的著陸和采樣地點(diǎn)位于月球背面南極—艾特肯盆地，該區(qū)域被公認(rèn)為月球上最大、最古老和最深的盆地，具有極高的科學(xué)價(jià)值。

結(jié)合月壤特性，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“百里挑一”的獨(dú)創(chuàng)鉆頭，通過對比多種設(shè)計(jì)方案，最終確定了取芯機(jī)構(gòu)方案以及相應(yīng)構(gòu)型，使其具備高硬度巖石的鉆進(jìn)能力。同時，研制團(tuán)隊(duì)針對不同顆粒度月壤切削、撥、擠、排能力，讓鉆頭形成多個切削面，在實(shí)現(xiàn)高效取芯的同時，具有良好的層序保持特性，讓高難度的月背“挖土”更穩(wěn)妥順暢。