这些硬核技术护送嫦娥六号安全回家

6月25日14时7分，嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆在内蒙古四子王旗预定区域，探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功。按计划，回收后的嫦娥六号返回器在完成必要的地面处理工作后，将空运至北京开舱，取出样品容器及搭载物。国家航天局将择机向地面应用系统移交月球样品，后续开展样品储存、分析和研究相关工作。新华社记者 贝赫摄

◎本报记者 付毅飞

6月25日，携带着“月背土特产”的嫦娥六号返回器载誉归来，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，标志着人类航天器首次月背采样返回任务圆满完成。

实际上，从太空到四子王旗预定落点的归家路可谓环环相扣、不容有失。科技日报记者从中国航天科技集团五院了解到，嫦娥六号安全回家的背后，有着一系列硬核技术和明星产品护航。

制导技术打出漂亮的“太空水漂”

嫦娥六号返回器从月球风驰电掣奔向地球，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”。简单说就是，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。

“太空水漂”的最大风险是第一次穿越大气层。在这个过程中，大气一方面要提供阻力降低返回器的速度；另一方面要提供升力，让返回器在适当降速后能够顺利跃起，按规划路径精准返回。指挥嫦娥六号返回器完成这一高难度动作的，是中国航天科技集团五院502所研制的制导导航与控制（GNC）系统。研制团队开展了大量模拟飞行试验，模拟了上千万条飞行路线，以确保任务万无一失。

要打出漂亮的“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，我国于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、嫦娥六号任务中成功应用。

加工难度最高的“金钟罩铁布衫”

高速进入大气层的嫦娥六号返回器，需要经受高温烧灼的考验。研制人员充分借鉴嫦娥五号返回任务的经验，根据不同部位对耐烧灼和隔热需求的指标，为嫦娥六号返回器量身定制了既防热又抗烧蚀的“外衣”。

要确保返回器从容应对旅途风险，高质量金属壳体必不可少。中国航天科技集团五院529厂研制人员为其打造了轻巧、坚固的“金钟罩铁布衫”。这是目前航天器研制体系中难度最高的小型超薄蒙皮—桁条—隔框类焊接舱体。

由于嫦娥六号返回器尺寸小、蒙皮厚度极薄，对外形面轮廓度和舱体法兰尺寸精度要求更高。各类舱体焊接类零件在与薄蒙皮进行焊接时，均为壁薄、弱刚度大悬空区域结构，若控制不好，会造成研制过程中应力变形，影响舱体焊后的轮廓度。针对返回器球段法兰的焊接结构特点，研制团队设计了分体式法兰焊接工装，大幅提高了舱体球段法兰的焊缝质量以及焊接变形控制效果，最终满足了苛刻的整器外形面轮廓度要求。

确保安全着陆的“红花”与“绿叶”

嫦娥六号返回器穿越黑障后，由中国航天科技集团五院508所研制的降落伞开始为后续旅途接力护航。

为确保返回器安全着陆于预定地点，降落伞采用两级减速方式。第一级降落伞是展开仅有2平方米的减速伞，负责帮返回器“踩一脚刹车”，随后分离拉出主伞。第二级降落伞即主伞，展开面积约为50平方米，负责把返回器速度由时速300公里降低到时速50公里以内。

回收任务中，除了降落伞这两朵“红花”，还有许多默默无闻的“绿叶”共同完成工作。这些“绿叶”包括回收控制器、压力高度控制器、弹射器、非电传爆装置、连接分离机构、减速伞脱伞器、伞舱、过载开关、天线盖火工锁等。

其中，回收控制器是回收系统的“大脑”，控制着每一个关键动作。它会在返回器距离地球数千公里时进入预备状态。

返回器进入大气层后，压力高度控制器如“耳朵”一般，通过“耳膜”感受压力，计算出返回器所处的高度。当返回器到达距地面10公里左右时，它会向回收控制器发出信号，回收控制器随即发出弹伞舱盖点火指令。

接到指令后，4个弹射器瞬间将伞舱盖推出。为保证它们同时均衡发力，需要非电传爆装置对弹射器进行精准同步轰击。

在返回器落地瞬间，安装于返回器底部的过载开关感受到着陆冲击，会立即发出信号。接到通知以后，回收控制器便指挥弹射天线盖、断开电源等系列动作。至此，带着“月背土特产”的返回器平安回到地球。