圖說：嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全着陸 來源/新華社（下同）
6月25日14時07分，嫦娥六號返回器準確着陸於內蒙古四子王旗預定區域，工作正常，標誌着探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功，實現世界首次月球背面採樣返回。
嫦娥六號此次探月之旅，歷經運載發射段、地月轉移段、近月制動段、環月飛行段、着陸下降段、月面工作段、月面上升段、交會對接和樣品轉移段、環月等待段、月地轉移、再入回收段等，被稱為我國航天史上“最複雜的任務”之一。
闖關之路“能量滿滿”
任務環環相扣、不容閃失，為了確保嫦娥六號順利“闖關”，嫦娥六號的電源“陣容”相當“豪華”，其供電方式也非常複雜。
嫦娥六號由軌道器、返回器、着陸器、上升器四大艙段組成，其中，軌道器、着陸器、上升器各自安裝了太陽電池翼，為了確保任務全程穩定的能源供給，軌道器的太陽翼具有角度調整功能，而着陸器的太陽翼不僅具有角度調整功能，還具有展收功能。上升器和軌道器也分別配備了鋰離子蓄電池組。從地球到月球，再從月球返回地球，為了全力以赴應對這段充滿挑戰的旅程，每一個扣人心弦的階段，電源都會因時機制宜，隨階段應變。
為了提高探測器供電安全和可靠性，也為了進一步“減重”，嫦娥六號的四器兩兩組隊：軌道器、返回器（“軌返”）組合體和着陸器、上升器（“着上”）組合體。在落月之前，四器聯合飛行期間，“軌返”組合體和“着上”組合體具備雙向供電的能力。當任何一方出現供電不足時，軌道器和着陸器可為對方提供不小於300瓦的供電能力。
“着上”組合體在執行落月、“挖土”、上升等重要環節任務時，有一套合理有序的供電分工。落月前，供電的任務光照期交給着陸器太陽翼，陰影期交給上升器鋰離子蓄電池組；落月時，由上升器的鋰離子蓄電池組承擔起為組合體供電的責任；“挖土”時，由着陸器的太陽翼和上升器的蓄電池組聯合供電；“挖土”結束後，上升器從月面起飛，這對搭檔的合作關係結束，各自獨立供電。
由於返回器只攜帶了一次電源，軌道器承擔起了為返回器長期供電的任務。在“軌返”組合體分離後，返回器由一次電池供電返回地球，其攜帶的不僅僅是月球樣品，更承載了其他三位“同伴”的夢想。
圖說：嫦娥六號返回器即將着陸的動畫模擬畫面
護航深空最長壽衛星
鵲橋二號中繼星在圓滿完成嫦娥六號任務後，將擇機開展科學探測任務，其攜帶的極紫外相機、陣列中性原子成像儀和地月甚長基線干涉測量（vlbi）試驗系統，將收集來自月球和深空的科學數據。
“作為探月工程四期任務實施的關鍵一環，鵲橋二號將在軌運行8年，是我國深空領域最長壽的衛星。”中國航天科技集團八院811所鵲橋二號中繼星指揮許祺峰介紹，鵲橋二號中繼星選擇了一條特殊使命軌道，其帶來的極低溫、長地影、高輻照等問題，給承擔電源分系統研製任務的八院811所研製人員帶來了挑戰。
中繼星處於繞月冰凍軌道，空間環境很惡劣，每年衛星將經歷兩次地球和月球同時遮擋的情況，最長陰影期近5小時，期間蓄電池將開展高達90%的深度放電，這對蓄電池的壽命相當不利。另外，長時間處於陰影期時，衛星表面溫度下降到零下207℃，這是目前為止國內衛星電源遇到的最低溫度，對裸露在星體外太陽翼也將造成極大的衝擊。研製人員直面挑戰，改進了鋰電池的配方，優化了電池結構，量身打造了可以長時間高荷電態貯存的長壽命型鋰離子電池單體，並開展了地面一比一模擬試驗檢驗鋰電池性能。團隊還首次提出長陰影充電終壓升檔和溫度喚醒等新技術，有效延長了蓄電池在軌壽命；制定了蓄電池三防“過放、過充、短路”保護策略，確保鋰電池8年在軌可靠使用。
為了保證安裝在中繼星艙外的太陽翼能夠保持穩定運行，811所研製團隊在元器件、原材料和工藝等三方面開展了技術攻關：首次選用了具備抗疲勞性能更好、強度更大的合金材料作為電池互連片，採取了耐溫度交變範圍更寬的電阻焊接工藝，合成了耐極溫型底片膠，並根據該底片膠制定了太陽電池片貼片新工藝。
實時為探月之旅“導航”
在嫦娥六號任務中，我國甚長基線干涉（vlbi）測軌分系統在地月通信方面發揮着重要作用，它就像一雙眼睛，實時為嫦娥六號“導航”。
vlbi測量分系統包括了“四站一中心”，即上海天馬站、北京密雲站、新疆南山站、雲南昆明站和上海vlbi數據處理中心，最高分辨率可等效為一台直徑為3200千米的單口徑望遠鏡。
“自嫦娥一號開始，我們就將實時vlbi技術成功應用於月球探測器的測定軌，構成了現有的‘測距測速+vlbi測角’深空高精度測定軌體制。”中國科學院上海天文台研究員鄭為民說。
圖說：嫦娥六號成功返回後vlbi運行團隊部分科研人員合影 來源/上海天文台提供
記者了解到，在嫦娥六號任務中，vlbi測軌分系統面臨著不同以往的難點和挑戰：地面觀測站在近月制動、月地入射過程中對探測器的位置部分不可見，在動力下降段、月面工作段、月面上升段則均不可見，需要鵲橋二號中繼星支持。相較於“嫦娥五號”任務，對定時定點着陸要求更高，且推進劑餘量更少；由於嫦娥六號任務採用新型的逆行軌道，環月飛行時間大大增加，實時任務周期更長，由23天延長到53天，對vlbi設備的穩定性和人員持續工作都是很大的考驗。
鄭為民介紹，嫦娥六號實施過程中，vlbi測軌分系統主要承擔全任務11個飛行段中共9個飛行段的實時測定軌任務，“在嫦娥六號任務中，vlbi測量分系統可以對四器組合體、四器分離後的軌道器和上升器進行實時測定軌，還能分時對鵲橋二號中繼星進行實時測定軌，支持對月球背面的測控通信。此外，它還可以完成雙目標觀測的快速切換與測定軌，確保嫦娥六號探測器與中繼星之間的切換能在50分鐘內完成，後續軌道器和上升器切換時間更短。”
新民晚報記者 葉薇 郜陽
