嫦娥六號(hào)日前完成世界首次月球背面采樣。從6月2日到6月6日這幾天時(shí)間里，嫦娥六號(hào)在月球上完成的一系列關(guān)鍵動(dòng)作。降落月面、采集月壤、封裝、拍照、月面起飛、交會(huì)對接……等等一系列動(dòng)作可以說是一氣呵成，干得漂亮。戳視頻回顧↓
現(xiàn)在，攜帶著月球背面土壤的嫦娥六號(hào)軌道器和返回器組合體，正在環(huán)月軌道上飛行，大約再過12天左右，等待一個(gè)合適的窗口就動(dòng)身返回。
月壤“珍寶”即將來到地球，在這場環(huán)環(huán)相扣、步步關(guān)鍵的“太空接力”中，有不少高科技的應(yīng)用，確保了步步關(guān)鍵成為步步穩(wěn)健。解鎖嫦娥六號(hào)“太空挖寶工具箱”，了解幾個(gè)在“挖寶”過程中起到關(guān)鍵作用的關(guān)鍵設(shè)備，看看它們究竟是怎么讓嫦娥六號(hào)落得下去、看得清楚、挖得到寶。
三個(gè)敏感器接力協(xié)作 確保安全著陸
與月球正面相比，月球背面布滿了大大小小的撞擊坑，怎么才能讓嫦娥六號(hào)安全著陸在一塊相對平坦的區(qū)域上，實(shí)現(xiàn)“落得準(zhǔn)”呢，這就需要讓探測器擁有“眼睛”和“耳朵”，能夠眼觀六路、耳聽八方，嫦娥六號(hào)自身攜帶了三個(gè)敏感器，通過敏感器的接力協(xié)作，把要降落的地方看清楚、判斷準(zhǔn)，確保嫦娥六號(hào)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)穩(wěn)落月。
嫦娥六號(hào)攜帶了許多敏感器，這些敏感器就像是探測器的眼睛和耳朵，它們通過光學(xué)、微波等方式自動(dòng)判斷具體的著陸地點(diǎn)。這些敏感器就包括中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的激光測距敏感器、激光測速敏感器和激光三維成像敏感器。
激光測距敏感器：測量與月背表面距離
其中，激光測距敏感器向月面發(fā)射激光光脈沖，通過測量月面回波脈沖信號(hào)與激光發(fā)射脈沖信號(hào)的時(shí)間間隔，時(shí)刻提醒著上組合體跟月背表面還有多遠(yuǎn)的距離。
嫦娥六號(hào)激光測距敏感器副主任設(shè)計(jì)師 程鵬飛：它是嫦娥六號(hào)最早開機(jī)的一臺(tái)載荷，它從距離月面大概30公里處開始工作，直至探測器軟著陸，全程都要為嫦娥六號(hào)探測器提供精確的距離信息。
激光測速敏感器：速度測準(zhǔn)著陸才穩(wěn)
當(dāng)嫦娥六號(hào)著陸器下降到距離月表3公里處時(shí)，激光測速敏感器開始工作，它主要解決速度測量的問題，速度測得越準(zhǔn)，著陸才能越穩(wěn)。簡單來說，激光測距敏感器和激光測速敏感器的作用是在下降過程中給著陸器提供實(shí)時(shí)距離和速度信息，確保著陸精度和安全；而著陸點(diǎn)的選取則依靠激光三維成像敏感器。
三維成像敏感器：可識(shí)別0.2米的坑
嫦娥六號(hào)激光三維成像敏感器主管設(shè)計(jì)師 李銘：在距月球100米左右的一個(gè)距離的時(shí)候，嫦娥六號(hào)著陸器會(huì)懸停在月球的上空，我們的激光三維成像敏感器會(huì)開機(jī)工作，在0.25秒的時(shí)間內(nèi)對月球30度乘30度這樣一個(gè)范圍的地形進(jìn)行精細(xì)的三維成像探測，可以獲得五厘米的精度，作用是可以尋找一個(gè)平坦的安全著陸區(qū)，把嫦娥六號(hào)降下去，防止出現(xiàn)坑或者是障礙。
激光三維成像敏感器的測量有多精準(zhǔn)呢？專家介紹，它能在空中把0.2米的坑和石頭區(qū)別出來，幫助探測器自主判斷落地區(qū)域是否存在障礙；而且在著陸器懸停的過程中，它僅有三次作出判斷的機(jī)會(huì)，做到又快又準(zhǔn)，三個(gè)敏感器接力協(xié)作，才保證了此次嫦娥六號(hào)選取了安全的著陸點(diǎn)成功在月背軟著陸。
“月壤鷹眼” ：月球礦物光譜分析儀
安全軟著陸后，嫦娥六號(hào)在月球背面完成了“挖土”采樣的任務(wù)，在這個(gè)過程中，月球礦物光譜分析儀開機(jī)工作，它就像一個(gè)“鷹眼”，能夠快速進(jìn)行光譜探測、識(shí)別采樣區(qū)域的礦物成分，還具備了對月球水檢測的能力。
專家告訴我們，在嫦娥六號(hào)探測器順利登陸月背之后，只有約48小時(shí)的月面工作時(shí)間，月球礦物光譜分析儀是在探測器收集表面月壤時(shí)工作的，它需要在“挖土”前和“挖土”后，分別對月壤光譜特征信息進(jìn)行記錄。
中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所月球與深空探測系列載荷指揮 舒嶸：將來我們樣品取回來以后，就可以知道樣品在月球表面的時(shí)候，它的背景參數(shù)，相當(dāng)于地質(zhì)背景，知道它取樣的環(huán)境是個(gè)什么樣。我只取了一部分樣品，但是剩下的樣品它是什么樣的一個(gè)光譜特征，這樣實(shí)際上就為科學(xué)家的樣品分析，做一些背景數(shù)據(jù)。
據(jù)介紹，此次月球礦物光譜分析儀用上了月球表面原位光譜探測技術(shù)，國際上首次實(shí)現(xiàn)了在月表復(fù)雜場景下對礦物的近距離且不破壞賦存狀態(tài)的高分辨率光譜實(shí)時(shí)探測。
不僅分析了采樣區(qū)的礦物組成分布，月球礦物光譜分析儀還特別關(guān)注月壤中是否含有月球水的存在，為破解與揭示月球起源與演化等科學(xué)難題提供了獨(dú)特的新視角。
鉆取設(shè)備長2.5米 怎樣采樣和儲(chǔ)存？
嫦娥六號(hào)首次在月球背面“挖土”取樣，仍然采用了“表取”和“鉆取”和兩種方式。“表取”就是小鏟子鏟土，“鉆取”就是用鉆桿鉆土，然后儲(chǔ)存起來。其中的鉆取設(shè)備，鉆桿有兩米多長，它是怎么實(shí)現(xiàn)取樣的？關(guān)鍵是，這么長的樣品它是怎么儲(chǔ)存到那么小的密封裝置里的呢？嫦娥六號(hào)的鉆取設(shè)備比嫦娥五號(hào)的又有哪些創(chuàng)新？到這個(gè)設(shè)備的研制單位去看一看↓
據(jù)介紹，此次嫦娥六號(hào)“鉆取”所用的采樣裝置共有三層結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)長度為2.5米，最外層是外鉆桿，緊靠外鉆桿的是取芯管，取芯管的外面包裹著一條取芯袋。當(dāng)鉆頭向下鉆進(jìn)時(shí)，取芯袋也會(huì)跟隨著取芯管向下運(yùn)動(dòng)，而鉆取到的月壤巖芯則會(huì)被頂進(jìn)袋內(nèi)，這個(gè)過程有點(diǎn)像“穿襪子”。取樣后的取芯袋以纏繞的方式，存放在鉆取初級(jí)密封裝置上。
中國科學(xué)院金屬研究所研究員 馬宗義：鉆桿在鉆取的時(shí)候必須得耐磨，不能有大的變形，如果變形比較大的話，月壤就取不回來了。得保證它有足夠的塑性和韌性，使它在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中、在鉆取過程中不會(huì)發(fā)生開裂。
外鉆桿是嫦娥六號(hào)鉆取采樣設(shè)備中的關(guān)鍵部件，為了保證它鉆取有力度、不易變形，同時(shí)重量能夠進(jìn)一步減輕，中國科學(xué)院金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列探索，最終研制出了高強(qiáng)韌鋁基復(fù)合材料擠壓棒材、鍛件和厚壁管材，實(shí)現(xiàn)材料性能和穩(wěn)定性的大幅提升，用這些材料制作的鉆桿耐磨性和強(qiáng)度可以與鋼材媲美，同時(shí)重量減輕了65%。另外，科研團(tuán)隊(duì)對取芯管也進(jìn)行了全面升級(jí)，采用兩種輕質(zhì)異形鋁合金制造，使得鉆取裝備的整體重量進(jìn)一步減輕。
中國科學(xué)院金屬研究所研究員 姜海昌：我們這個(gè)管子要求是一體化成型的，我們可以看到它特別長，為了在登月過程中減輕重量，所以它這個(gè)壁要求很薄，對我們的加工造成很大的困難。所以在整個(gè)制造過程當(dāng)中，我們不斷地在更換制造的模具、夾具，進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)。