世界首份月背樣品1935.3克

11個階段，1935.3克！

2024年6月28日，國家航天局在京舉行探月工程嫦娥六號任務月球樣品交接儀式。國家航天局局長張克儉向中國科學院副院長丁赤飚移交嫦娥六號樣品容器，交接樣品證書。經測量，嫦娥六號任務采集月球樣品1935.3克，這是人類首份月背樣品。

從5月3日，長征五號遙八運載火箭成功將嫦娥六號探測器送入預定軌道開始，歷經地月轉移、近月制動、四器兩兩分離、平穩落月、鉆表取樣、月面起飛、交會對接、樣品轉移、環月等待、月地轉移、再入回收等階段，嫦娥六號最終滿載成果返回地球。

回顧這段探月之旅，月背“土特產”，來得不容易。

難在哪兒？月背地形地貌復雜、落月機會只有一次、“挖土”如同開盲盒……月背采樣返回，沒有先例可循，面臨很多新情況、新問題。

“這次任務比嫦娥四號降落月背、嫦娥五號月表采樣都更具挑戰性。”國際宇航聯合會空間運輸委員會副主席楊宇光認為，嫦娥六號面臨的一大困難在于，“在月背降落、采樣和起飛均需要通過中繼衛星進行測控，整個過程無法通過地面站直接監控。”

“嫦娥六號原來是嫦娥五號的備份，執行月背任務是對備份提出的新挑戰。”在嫦娥六號任務總設計師胡浩看來，挑戰來自質量和可靠性、技術狀態變化以及計劃安排等多個方面。

怎么辦？在嫦娥六號執行任務之前，科研人員對上天產品和地面產品的質量和可靠性進行深入分析，使整個系統更健全、更可靠；為在月球背面著陸采樣，做出了很多與之相適應的改變；在一年多的時間里，從頭開始研制鵲橋二號中繼星，開展大量試驗和驗證工作……“事實證明，我們成功應對各項挑戰，圓滿完成了任務。”胡浩說。

嫦娥六號月球樣品移交至中國科學院后，將安全運輸至月球樣品實驗室，科研人員將按計劃開展月球樣品的存儲和處理，啟動科研工作。這標志著嫦娥六號任務由工程實施階段，正式轉入科學研究新階段。

丁赤飚表示，中國科學院將精心組織開展好月球樣品管理與科學研究，瞄準科學目標，高質量實現月球樣品保護利用，不斷產出重大科學成果。

作為人類首份月背樣品，嫦娥六號月球樣品在科學上具有獨特意義，將進一步增進人類對月球演化的認知，加快人類和平探索利用月球資源的腳步。此前，通過對嫦娥五號月球樣品的深入研究，科研人員在月球形成與演化、太空風化作用及資源利用等多個領域，取得重大科學成果，如發現月球第六種新礦物“嫦娥石”、月球最“年輕”玄武巖等。

三大關鍵技術突破

“亮點非常多！”楊宇光介紹，嫦娥六號任務實現了三大關鍵技術突破。

突破月球逆行軌道設計與控制技術。嫦娥六號與嫦娥五號的基本狀態一致，不同在于，嫦娥六號是在月球背面著陸，著陸位置由北半球變為南半球。若沿用嫦娥五號的環月順行軌道方案，就意味著很多設備的朝向是反的。嫦娥六號采用的逆行環月軌道方案，雖給軌道設計帶來一定難度，但避免了硬件設備的大幅調整，做到了整個系統的最優。這是一個設計很精巧、能有效降低成本的措施。

突破月背智能采樣技術。嫦娥六號月背采樣只能靠鵲橋二號中繼星支持，一旦出現問題，任務就難以進行，“尤其是表取，由于機械臂路徑不是唯一的，在無人干預的情況下，要自主完成任務，難度很大。”研制人員為嫦娥六號采樣封裝分系統進行了多項升級，設計了適應月球背面采樣的控制算法和采樣策略，進一步提高了采樣的智能化、自動化程度，增強了采樣效率和能力。

突破月背起飛上升技術。嫦娥六號從月背起飛，要在鵲橋二號中繼星的輔助下進行智能自主控制。嫦娥六號采樣返回采用了月球軌道交會對接的方式，這就要求上升器進入和軌返組合體相同的軌道面，然后通過調整實現近距離交會對接。上升器在繞月軌道上的飛行速度約為每秒1700米，如此高速意味著極小的軌道面偏差就會導致交會對接失敗。

“嫦娥六號任務是中國航天史上迄今為止技術水平最高的月球探測任務，也是我國第四次成功在月面實施軟著陸。這對未來更大規模、更深入的月球探測、深空探測活動，都會起到夯實基礎的作用。”楊宇光說。

月球背面的“土”有什么不一樣？

“從月球背面，尤其是從我們選擇的南極-艾特肯盆地采集樣品，在礦物化學成分上可能與正面樣品有非常大的差別。”嫦娥六號任務副總設計師、中國科學院國家天文臺研究員李春來認為，研究這些樣品有助于揭示月球背面特有的地質構造和物質成分的差異，更全面地了解月球的地質演化歷史，“以往采集的樣品，只認識到半個月球。”

李春來分析，嫦娥六號采樣點位于巨大的撞擊盆地里，它受到早期撞擊事件的拋射，很可能會挖掘到深部物質。“南極-艾特肯盆地是一個巨大的撞擊坑，可以為早期的撞擊歷史，甚至地球的早期撞擊過程研究提供機會，有助于了解太陽系早期的演化歷史和判斷歷史，推動比較行星學的研究。”

“我們在采樣過程中就感覺月球背面和正面的月壤不太一樣，正面的月壤比較細膩、松散，背面的狀態似乎不太一樣，所以我們有更高的期待，希望科學家們有新的發現。”胡浩說。

月球樣品如何管理？

其實，這有章可循。2021年，國家航天局發布《月球樣品管理辦法》，規范月球樣品的保存、管理和使用，以發揮其科研價值與社會效益。原則上，月球樣品分為永久存儲、備份永久存儲、研究和公益四種基礎用途。

月球樣品實驗室，便是“第一站”。無論是嫦娥五號月球樣品，還是嫦娥六號月球樣品，都要在這里解封、存儲和分發。

月球樣品實驗室由外及里，共分為三個房間。第一間用來解封樣品，第二間存儲了嫦娥五號月球樣品，而第三間便是為嫦娥六號月球樣品所準備的。

在實驗室，工作人員以“是否接觸過大氣”為標準，對已有的嫦娥五號月球樣品進行分類存儲。嫦娥六號探測任務地面應用系統副總設計師周琴介紹，接觸過大氣的月球樣品分為兩部分，一部分是當時挑出來的一些巖塊樣品，另外一部分是對外發布的一些返還樣品。而沒有接觸過大氣的原始月球樣品，會被存放在一個充氮密封手套箱里。

此外，周琴還介紹了樹脂包埋的保存方法——將小的巖屑顆粒或月壤做成樹脂光片的形式，科研人員就可以直接用這些光片去做同位素、化學成分的分析。采用這種方法能保持樣品顆粒的原始形態，方便研究，同時在封存狀態下，樣品不易破碎，利于長期保存使用。