“上海智造”科学载荷助力“六妹”使命达成

翩然落广寒，月背折桂去。

带着第一抔月背“土特产”，嫦娥六号完成世界首次月球背面采样返回之旅。看着嫦娥“六妹”踏上回家之路的那一刻，在北京航天飞行控制中心，在上海的实验室，中国科学院上海技术物理研究所相关科研团队悬着的心总算是放下了。他们研制的月球矿物光谱分析仪，以及“落月三件套”——激光三维成像敏感器、激光测距敏感器、激光测速敏感器完成了各自使命，并且表现出色。

稳稳当当“落”月背

减速、接近、悬停避障、缓速下降……如同体操选手在空中完成了一系列令人眼花缭乱的高难度系数动作之后，嫦娥六号稳稳着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区，这翩然一落看似轻盈轻松，却蕴藏着科研人员的智慧和汗水。

今年3月，鹊桥二号中继星提前到达月球轨道“打前站”，确保“六妹”在月背不会“和家里失联”。不过，不同于大片被月海覆盖的月球正面，“四姐”的经历告诉大家，月球背面地形复杂多变，有很多高低起伏的山脉和山谷，还有密密麻麻的陨石坑——落哪儿，基本得靠“六妹”自己决断。

北京时间6月2日6时9分，嫦娥六号着上组合体从距离月面约15公里处开始实施动力下降，在1台轨控发动机和多台姿控发动机的协同推动下，逐步将探测器相对月球速度从1.6公里/秒降为零。

“那时起，安装在着陆上升组合体上的‘落月三件套’就开始工作了。”上海技物所月球与深空探测系列载荷指挥舒嵘研究员介绍。

“三件套”各司其职

嫦娥六号激光测距敏感器副主任设计师程鹏飞说，激光测距敏感器在15千米处开始向月面发射激光光脉冲，通过测量月面回波脉冲信号与激光发射脉冲信号的时间间隔，获得着陆器相对于月面的距离，“它起到‘眼睛’的作用，时刻告知着上组合体离月背表面还有多远的距离。”

而激光测速敏感器工作在距离月表4米至3千米（垂直距离）的阶段，不断获取3波束发射激光束与月表之间的速度数据——它主要解决速度测量的问题，速度测得越准，着陆才能越稳。

简单来说，两者的作用是“粗避障”——剔除大型障碍物；“精细活儿”就留给激光三维成像敏感器了。

嫦娥六号激光三维成像敏感器主管设计师李铭介绍，这台仪器在着陆探测器100米悬停时开始工作，在0.25秒时间内获取30°×30°视场图像，单幅图像激光点云达到20万点，全视场测距精度优于5厘米，“它的测量精度能把0.2米的坑和石头区别出来。”

38万公里，近30天的奔月旅程，900多秒惊心动魄的“软着陆”，嫦娥“六妹”表现完美。就像体操运动员稳稳落地是为下一个动作奠定基础一样，嫦娥六号的“翩然落广寒”也为“月背折桂去”打下基础。

值得一提的是，激光三维成像敏感器其实是嫦娥五号的备份——早在2018年就研制完成。“大家其实很担心，设备存储时间长了是否会失效，对寿命有没有影响。”舒嵘表示，“我们将它保存在恒温恒湿恒压的环境中，定期开展性能测试。良好的保存让仪器‘冻龄’了，相关性能都满足上天条件。”

月背“挖土”有支撑

安全软着陆后，嫦娥六号最主要的任务，就是“挖土”。不久后，上海技术物理研究所研制的科学载荷月球矿物光谱分析仪开机，圆满完成了着陆采样区光谱探测和矿物组成分布分析的任务。“这些工作既能研究‘挖土’区的物质组成与分布，也可帮助对‘挖土’位置的土壤特性开展精细分析与研究。”嫦娥六号月球矿物光谱分析仪副主任设计师徐睿介绍。

记者获悉，此次月球矿物光谱分析仪用上了月球表面原位光谱探测技术。在没有国际先例的情况下，仪器突破了月表复杂场景下对矿物的近距离，且不破坏赋存状态的高分辨率光谱实时探测，为破解与揭示月球起源与演化等科学难题提供了独特的新视角。

“月球矿物光谱分析仪特别具备了对月表羟基和水合物的检测能力。”徐睿透露，“针对嫦娥六号月球背面落月点的矿物分布特点，我们携手科学团队优选了全视场多光谱扫描的光谱设置，能更好适应月球背面采样区的科学探测。”

徐睿说，月球矿物光谱分析仪开机时正处月球的白天，根据月球日与地球日之间的换算，它工作的时间相当于地球上上午9时至中午12时，一开机就是40摄氏度的高温，到“中午”时气温逼近七八十摄氏度。这样的环境下作业，“防暑降温”必不可少，“除了热控措施外，大量的功夫花在了数据在不同温度下的校准，使其保持一致性。”

本报记者 郜阳