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嫦娥六号探测器

嫦娥六号探测器

嫦娥六号探测器（Chang'e-6 lunar probe）是中国航天科技集团抓总研制的嫦娥探月计划第六个探测器。其任务是对预选着陆区月球背面南极-艾特肯盆地，进行形貌探测和地质背景勘察等工作，去发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品。

2017年，嫦娥六号完成主要产品的研制。2019年4月20日，嫦娥六号确立主要目标是实现无人自动采样返回。2024年1月，嫦娥六号任务探测器产品运送至中国文昌航天发射场。同年5月3日在中国文昌航天发射场点火发射，进入地月转移轨道，由长征五号运载火箭遥八运载火箭成功发射。升空后，6月2日成功着陆在月球背面南极洲艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。6月4日，携带月球样品的嫦娥六号上升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道，完成世界首次月球背面采样和起飞。6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于四子王旗预定区域，探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功。同年11月，嫦娥六号探测器首次亮相第十五届中国国际航空航天博览会。

嫦娥六号任务自发射后历经53天，11个飞行阶段，突破了月球逆行轨道设计与控制、月背智能快速采样、月背起飞上升等关键技术，首次获取了1935.3克月背的月球样品。此外，嫦娥六号任务搭载了法国的氡气探测仪、欧空局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个国家的载荷和卫星项目，加强了国际交流合作。截至2024年10月15日，嫦娥六号从月球背面带回的1935.3克背面样品已完成初步整理、探测。

历史背景

国际先行

月球的土壤蕴藏着巨大的科学价值。苏联月球16号探测器于1970年9月曾从月球取回一块101克的小样本，月球20号探测器和月球24号探测器则分别采集到55克与170克样品。

1969年7月至1972年12月，美国通过阿波罗11号到阿波罗17号载人飞船实施7次载人登月任务。除阿波罗13号因发生故障中途返回，其余6艘飞船皆完成登月，成功将12名航天员送上月球，共带回月壤和月岩样品约382千克。

中国起步

从1999年开始，国防科工委组织有关部门系统地论证了月球探测的科学目标。2000年，中国科学院通过对科学目标的评审，并据此开始研制有效载荷。从2002年起，国防科工委组织科学家和工程技术人员研究月球探测工程的技术方案。经过两年多的努力，深化了科学目标及其实施途径，落实了探月工程的技术方案，建立了全国大协作的工程体系，提出了立足中国现有能力的绕月探测工程方案。

2004年1月，国务院批准绕月探测工程立项，命名为嫦娥工程。2006年2月，国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》，明确将“载人航天与探月工程”列入国家十六个重大科技专项。

中国探月工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》明确的国家科技重大专项标志性工程，是党中央着眼中国社会主义现代化建设全局，为推动航天事业发展、促进科技进步和创新、提高综合国力作出的重大战略决策。自2004年以来，已连续成功实施嫦娥一号、嫦娥二号卫星、嫦娥三号探测器、再入返回飞行试验和嫦娥四号探测器等五次任务。

“嫦五”升空

2020年11月24日，嫦娥五号（Chang'e-5）探测器搭乘长征五号运载火箭飞向月球。2020年12月17日凌晨1点59分，嫦娥五号探测器在历时23天的飞行后着陆地球。嫦娥五号从月球带回1731克月球样品，实现了中国首次月球无人采样返回，标志着中国探月工程三期“绕、落、回”收官。而嫦娥六号作为嫦娥五号探测器的备份，同样具备采样返回的功能。

发展沿革

工程立项

2017年，嫦娥六号完成主要产品研制，按照“适应性改进、技术上有进步、工程上可实现、经费上可接受”的原则推进。

2018年10月1日，时任中国工业和信息化部副部长、国家航天局局长张克俭宣布，中国愿意与各国开展航天合作，在嫦娥六号的轨道器和着陆器上为国际合作伙伴提供10公斤的载荷。

2019年4月18日，国家航天局发布“嫦娥六号任务国际载荷搭载合作机遇公告”，将法国氡探测仪、俄罗斯和中国联合申请的月表水冰赋存研究装置、瑞典的月表阴离子探测仪和意大利的激光测距角反射仪等4个载荷列为初选项目。其中法国作为欧洲航天局的首创国与中国达成探月合作协议，把15千克设备依靠“嫦娥六号”探测器送上月球表面，并对月壤进行分析。4月20日，嫦娥六号的主要目标确定为实现无人自动采样返回。

2022年1月28日，国务院新闻办公室发布《2021中国的航天》白皮书，表示未来五年中国将继续实施月球探测工程，启动嫦娥六号任务，发射嫦娥六号探测器并完成月球极区采样返回，同时启动国际载荷搭载合作。

探月四期

2022年4月24日，2022年“中国航天日”启动仪式线上举办。探月工程四期正式启动工程研制，面向国家航天重大战略需求，中国航天陆续发射嫦娥六号、嫦娥七号、嫦娥八号，开展任务关键技术攻关和国际月球科研站建设。9月，探月工程四期任务已获国家批复。国家航天局探月与航天工程中心主任刘继忠表示，嫦娥六号产品基本生产完毕，嫦娥七号正在研制中，后续将对月球南极进行探测，还将建立国际月球科研站的基本型。11月，中国探月工程总设计师吴伟仁表示，希望嫦娥六号从月球背面采集更多样品，争取实现2000克的目标。同月，作为联合国/中国空间探索与创新全球伙伴关系研讨会系列会议一部分的月球与深空探测特别会议在海南海口召开，会上初定嫦娥六号计划于2025年前后在文昌市发射，将开展月球背面着陆区的现场调查和分析，并已确定气探测仪等4台国际载荷。

国际合作

2023年4月24日，2023“中国航天日”主场活动启动仪式确定鹊桥二号中继星计划于2024年发射，作为探月四期公共中继星平台为嫦娥六号提供中继通信服务。6月8日，中国国家航天局局长张克俭在巴黎会见欧洲空间局局长阿苏巴赫、法国国家空间研究中心主席巴蒂斯特，签署《中国国家航天局与欧洲空间局关于在嫦娥六号月球探测任务上搭载月表负离子分析仪的谅解备忘录》《中国国家航天局与法国国家空间研究中心关于在嫦娥六号月球采样任务中开展科学合作的谅解备忘录》，明确嫦娥六号搭载欧方研制的月表负离子分析仪，进行月表原位反向散射和溅射负离子探测，开展行星科学的基础问题研究，并向法方颁发了月球科研样品馈赠证书。

整装待发

2024年1月8日、9日，嫦娥六号任务探测器产品分别搭乘安-124运输机和运-20飞机抵达海南海口美兰国际机场，随后通过公路运输方式运送至中国文昌航天发射场，于春节期间进行相关测试工作，为上半年实施发射作准备。3月15日，国家航天局宣布执行嫦娥六号任务的长征五号运载火箭遥八运载火箭安全运抵中国文昌航天发射场，与先期运抵的嫦娥六号一起开展发射场区总装和测试工作。4月8日至9日，嫦娥六号探测器与鹊桥中继卫星二号中继星开展对通测试，鹊桥二号中继星会按计划为嫦娥六号提供中继通信服务，并择机开展相应科学探测。4月27日，国家航天局宣布，嫦娥六号和长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场完成技术区相关工作后，器箭组合体垂直转运至发射区。5月1日，嫦娥六号完成发射前最后一次系统间全区合练。文昌航天发射场、北京飞控中心、西安卫星测控中心、远望号测量船队以及任务各测控场站等实施联调联控，主要针对长征五号运载火箭与嫦娥六号器件组合体发射入轨阶段各项工作进行检验。同日，国家航天局宣布，经工程任务指挥部综合研判决策，嫦娥六号计划于5月3日实施发射。5月3日，长征五号遥八运载火箭加注液态氧低温推进剂，探月工程四期嫦娥六号任务计划5月3日17时至18时实施发射任务，首选发射窗口瞄准17时27分。

发射成功

2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射，之后准确进入地月转移轨道，发射任务取得圆满成功。嫦娥六号探测器由此开启世界首次月球背面采样返回之旅，预选着陆和采样区为月球背面南极-艾特肯盆地。5月8日，嫦娥六号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。

开展工作

2024年5月3日发射入轨以来，嫦娥六号探测器经历了约30天的奔月之旅，在经过地月转移、近月制动、环月飞行等一系列关键动作后，6月2日清晨，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。艾特·肯盆地的铁、钛等丰度较高，其他矿石也比周围更丰富，在该盆地采集样本并研究，对于揭开月球演化历史之谜有重大意义。同日，国家航天局发布嫦娥六号月背着陆影像。6月4日，携带月球样品的嫦娥六号上升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道。嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞。此前，嫦娥六号顺利完成在月球背面南极-艾特肯盆地的智能快速采样，并按预定形式将珍贵的月球背面样品封装存放在上升器携带的贮存装置中。表取完成后，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗。6月5日，嫦娥六号上升器已进入预定环月轨道，在环月轨道飞行。后续上升器会与在环月轨道上等待的轨道器和返回器组合体，进行月球轨道的交会对接，并将月球样品转移到返回器中，由返回器带回地球。同日，美国航空航天局局长比尔·纳尔逊祝贺嫦娥六号月球计划取得成功，并表示对同中国增加太空对话与合作持欢迎态度。6月6日，嫦娥六号上升器成功与轨道器和返回器组合体完成月球轨道交会对接，随后将月球样品容器安全转移至返回器中。在对接过程中，双谱段监视相机与宽视场监视摄像机共同关注交会动态，在两器慢慢“靠近”直至“相拥”的过程中，双谱段相机开启红外摄像模式，记录和见证了这场特别的太空“双向奔赴”；嫦娥六号轨道器则采用捕获式对接的方式，通过抱爪式对接机构，配合采用连杆棘爪式转移机构，将月球样品容器转移到了轨道器中的返回舱内。这是继嫦娥五号探测器之后，中国航天器第二次实现月球轨道交会对接。

返回地球

2024年6月25日13时22分许，北京航天飞行控制中心通过地面测控站，向嫦娥六号轨道器和返回器组合体注入高精度导航参数。此后，轨道器与返回器在距南大西洋海平面高约5000公里处正常解锁分离，轨道器按计划完成轨道规避机动。13时41分许，嫦娥六号返回器在距地面高度约120公里处，以接近第二宇宙速度（约为11.2千米/秒）高速在大西洋上空第一次进入地球大气层，实施初次气动减速。下降至预定高度后，返回器在印度洋上空向上跳出大气层，到达最高点后开始滑行下降。之后，返回器再次进入大气层，实施二次气动减速。在降至距地面约20公里高度时，返回器转入开伞姿态。约10公里高度时，返回器打开降落伞，完成最后减速并保持姿态稳定，随后准确在预定区域平稳着陆。负责搜索回收任务的发射场与回收系统技术人员，根据北京中心通报的落点位置信息，规划行动路径，开展返回器搜索，及时发现目标，确认返回器状态正常，有序开展回收工作。

2024年6月25日14时07分，嫦娥六号返回器准确着陆于四子王旗预定区域，工作正常，标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平代表党中央、国务院和中央军委，向探月工程嫦娥六号任务指挥部并参加任务的全体同志致以热烈祝贺和诚挚问候。中国外交部回应，嫦娥六号“携宝”回归，令人振奋，热烈祝贺！6月26日，嫦娥六号探测器返回舱举行开舱活动，为嫦娥六号任务工程实施阶段画上圆满的句号。6月28日，国家航天局在京举行探月工程嫦娥六号任务月球样品交接仪式。经初步测算，嫦娥六号任务采集月球背面样品1935.3克。

嫦娥六号任务自发射后历经53天，11个飞行阶段，突破了月球逆行轨道设计与控制、月背智能快速采样、月背起飞上升等关键技术，首次获取月背的月球样品，并搭载4台国际载荷，开展了务实高效的国际合作。

2024年10月15日，国新办举办新闻发布会，介绍中国空间科学中长期发展规划有关情况。会上，国家航天局相关负责人还介绍了嫦娥六号所带回的1935.3克月壤样品的研究进展。截至当日，科学家仍在对这些月球样品进行整理，初步的物理、化学成分和结构的探测已经完成。下一步，会按照国家的月球样品分发政策，开展后续研究工作。

系统组成

探测系统

嫦娥六号探测器总重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成。轨道器完成地月转移、环月飞行和月地转移，着陆器和上升器从环月轨道降落至月面并完成样品采集，上升器携带采集到的样品从月面送至环月轨道并转移至返回器，返回器随轨道器负责将采集到的月壤样品带回地球。后续在经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆，按计划开展月面自动采样等后续工作。

嫦娥六号的发射任务由长征五号运载火箭承担。长征五号是由中国运载火箭技术研究院研制的大型新一代低温液体运载火箭，主要用于发射地球同步转移轨道卫星。长征五号为两级半火箭，一级采用5米直径模块，采用两台50吨级氢氧发动机，助推器采用4个Φ3.35米直径模块，每个模块配置两台120吨级液氧煤油发动机，芯二级采用两台9吨新型膨胀循环氢氧发动机作为主动力。全箭总长56.97米，起飞质量约867吨，起飞推力为1062吨，近地轨道最大运载能力为25吨，GTO运载能力达到14吨。若减少二子级，可形成长征五号运载火箭的一级半状态火箭，其近地轨道运载能力为25吨。

长征五号完全采用无毒无污染推进剂，是中国研制规模和技术跨度最大的航天运输系统工程。2016年11月3日，长征五号首飞取得圆满成功。

卫星系统

中继卫星

作为中继通信卫星，鹊桥中继卫星二号主要用于转发月面航天器与地球之间的通信，它的首次任务即为嫦娥六号服务。由于嫦娥六号的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要鹊桥二号来转发。嫦娥六号任务完成后，鹊桥二号会择机调整轨道，为嫦娥七号、嫦娥八号及后续月球探测任务提供服务。此外，鹊桥二号还要接力鹊桥号，为在月球背面探测的嫦娥四号探测器和玉兔二号提供中继通信服务。

2024年3月20日8时31分，鹊桥二号由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。3月25日，鹊桥二号中继星成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行。4月8日-9日，鹊桥二号与嫦娥六号（地面状态）开展对通测试。

探月卫星

由上海交通大学航空航天学院师生团队研制的“思源二号”探月卫星伴随嫦娥六号飞天，在抵达月球轨道后与嫦娥六号分离，完成在轨释放，并开展环月遥感观测。“思源二号”探月卫星不仅是中国首颗10公斤以下的探月卫星，也是中国与巴基斯坦的“友谊星”，作为国际合作载荷的名称为ICUBE-Q。

“思源二号”探月卫星执行中国首颗纳卫星级别的深空探测卫星任务，在有限的体积、重量和功耗条件限制下，采用特种镁合金和蜂窝碳纤维等先进材料，整星重量仅为6.5公斤，搭载总重量达9公斤，不仅显著减轻了卫星自重，还大幅增强了结构的整体强度和耐用性。此外，“思源二号”包含两个可见光高分辨率遥感相机等主要载荷，可在环月轨道上捕捉月球及地月合影等图像数据，并下传地面。同时，卫星配备了自主姿态控制系统，可实现精确的姿态定位，以便对特定天体目标进行成像。“思源二号”还担负着在月球轨道上进行先进科研实验的重任。除星载微型相机成像外，还会开展图像在轨数据智能处理、不锈镁合金电控箱壳体空间试验、纳卫星级别深空月地通信等新技术验证，充分探索基于微纳卫星的低成本深空探测模式。

飞行任务

任务规划

嫦娥六号任务主要经历了11个飞行阶段，分别是发射入轨段、地月转移段、近月制动段、环月飞行段、着陆下降段、月面工作段、月面上升段、交会对接与样品转移段、环月等待段、月地转移段以及再入回收段。

嫦娥六号会完成中国探月三期工程“回”的任务，即实现月球采样后自动返回。它会带着月球着陆探测器、月面巡视器、月面上升器和轨道返回器升空。计划前往月球背面南极-艾特肯盆地，进行形貌探测和地质背景勘察等工作，去发现并采集不同地域、不同年龄的月球样品，实现众多科学目标。

嫦娥六号的第一个科学任务是进行着陆点区的地形地貌探测和地质背景勘测，获取与月球样品相关的现场分析数据，并建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系。具体内容包括：对着陆区的地形地貌进行探测，描绘采样点周围的环境特征和布局特点，对撞击坑的大小和分布进行探测，对采样点的物质成分特性进行探测，对月壤的物理特征和布局进行探测，对月壳浅层的温度梯度进行探测等。

嫦娥六号的第二个科学任务是对返回地球的月球样品进行系统、持久的实验室研究，分析月壤和月岩的物理特征与结构、矿物与化学组成、微量元素与同位素组成，测定月球岩石的形成与演变过程的同位素年龄，研究宇宙辐射和太阳风离子与月球的相互作用，探索太空风化过程与环境演变的规律等，以深入了解月球的形成原因和演化历史。

要实现中国第一次月球采样返回，需要突破很多技术，如样品采集技术、月面上升起飞技术、月球轨道交会对接技术等，因为是高速返回，还需要突破载录技术等。采样方面不仅要采获月球表面的月土，还要打孔，从2米底下的月球土层中取出不同深度的材料，拿回地球。

任务特点

嫦娥六号与嫦娥五号探测器虽同为月球采样返回任务，也存在诸多不同：一是嫦娥六号任务着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地；二是任务实施过程中引入了鹊桥中继卫星二号中继星的支持；三是增加了国际合作内容。

任务联动

嫦娥六号任务的工程目标是突破月球逆行轨道设计与数字技术、月背智能采样技术和月背起飞上升技术，实现月球背面自动采样返回，同时开展有效的国际合作。为了增进国际合作，嫦娥六号任务搭载法国的氡气探测仪、欧洲航天局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个国家的载荷和卫星项目。其中嫦娥六号搭载25公斤的法国科研设备载荷将是法国首个登月航天项目，也是中法首次探月合作。中国正在加速推进国际月球科研站大科学工程，并期待更多的国际伙伴加入，一同拓展人类的认知边界。

技术创新

突破关键技术

嫦娥六号任务突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能采样和月背起飞上升等关键技术，实施月球背面自动采样返回，同时开展着陆区科学探测和国际合作。

二次热防护复合系统

为预防嫦娥六号被高温“烧伤”，中国航天科技集团八院509所热控研制团队提出了二次热防护复合系统。在环月飞行等候“取件”阶段，嫦娥六号面对恶劣的热环境时，团队探索出错峰补偿的控温策略，通过对在轨卫星海量运行数据的挖掘，总结出热控涂层等材料参数的空间影响因素和性能变化规律。

月面自主智能微小机器人

2024年6月4日，嫦娥六号携带的月面自主智能微小机器人，自主移动并成功拍摄、回传着陆器和上升器合影。月面自主智能微小机器人由航天科技集团五院研制，是一个5公斤级月面自主移动智能机器人，可以在月球表面自主智能移动。在嫦娥六号奔月和落月过程中，这台小机器人一直被悬挂在着陆器的侧板外。嫦娥六号完成月背采样后，这台小机器人自主分离到月球表面，自主移动到合适的拍摄位置、自主选择拍摄角度和自主构图并进行成像位置的智能优化，最终拍摄了这幅着陆器上升器组合体在月球背面的第三视角真实图像。

“织物版”五星红旗

2024年6月4日，嫦娥六号探测器携带的五星红旗在月球背面成功展开。烟台企业泰和新材集团股份有限公司生产的间位芳纶纤维，是织成这面国旗的特殊材料之一。普通材质的国旗如果暴露在月球上，会立即褪色、串色，旗面甚至还会碎裂、分解。而由“玄武岩超细纤维”和“间位芳纶纤维”制成的“织物版”五星红旗，能够克服昼夜温差大、电磁辐射强等恶劣环境。在此之前，全球范围内还没有一个国家在月背完成过“织物版”国旗“升旗”。

表取采样执行装置

香港理工大学科研团队与中国空间技术研究院合作研制的“表取采样执行装置”，助力完成了“嫦娥六号月球背面采样”的历史性任务。“表取采样执行装置”系统配备封装系统以全自动多点方式采样。受到地、月自转速度影响，人类不能直接观测月背及直接通讯，因此在月背探测和登陆的难度在比月球正面采样更大。理大团队根据过去在航天项目上积累的经验，为嫦娥六号相关装置进行多项改进，使采样任务更快速地完成。

太空水漂

嫦娥六号安全返回地球，速度接近第二宇宙速度，如何减速是其安全到家的关键。为此，返回器需要采用“半弹道跳跃式返回”方式。这种方式也被形容为“太空水漂”。就是返回器进入大气层后，会像打水漂一样弹起，利用大气层阻力和大气摩擦产生的热量消耗自身能量，随后再次进入大气层，速度就会降到第一宇宙速度以下。要实现“太空水漂”，所需的核心技术叫作“全数字全系数自适应预测校正制导技术”。为了验证该项技术，中国于2014年专门发射了月地高速再入返回飞行试验器，并在嫦娥五号探测器、嫦娥六号任务中成功应用。