月球软着陆： 探索月球的温柔之旅

2024年6月，嫦娥六号成功着陆在月球背面的南极-艾特肯盆地预选着陆区，人类对于月球的探索已经持续了半个多世纪之久，可成功在月球软着陆的国家却只有美国、苏联、中国和印度四个。

什么是软着陆？

软着陆简单来说，就是飞行器（如飞机、火箭或航天器）安全地、无损地降落到地面，与之相对的是硬着陆，即飞行器直接撞击并导致严重损坏的着陆方式。

月球软着陆面临的挑战

月球软着陆之所以极具挑战性，是因为从地球出发到成功降落在月球表面，需历经多个关键环节。首先，探测器需精准进入地月转移轨道，并在奔月途中不断调整以应对轨道偏差。接近月球时，需精确执行近月制动，确保既不被月球引力捕获过猛而坠毁，也不因力度不足而逃逸。

紧接着月球捕获后，便是更为复杂的着陆过程，这一过程同样需要精心策划并分为多个关键阶段。首先是着陆地点的选择，这一决策早在着陆器发射之前就已初步确定。对于计划在月球正面着陆的任务而言，得益于长期以来的探测与研究，存在大量详尽的月面地形资料可供参考，使得选择宽阔平坦的着陆点成为可能。但是对于像嫦娥四号这样勇于挑战月球背面的任务而言，情况则大不相同。世界各国都没有相应的着陆经验。嫦娥四号只能依靠自身搭载的探测设备和人工智能算法，在下降过程中实时探测与分析周围环境，一边探索一边调整下降轨迹，最终实现了在月球背面复杂地形上的安全着陆。

月球表面

月球软着陆的关键技术

在嫦娥六号落月任务中，充分借鉴了我国多次地外天体软着陆的宝贵经验，并再次运用了我国特有的“粗精接力避障”技术，确保了着陆过程的安全与精准。嫦娥六号搭载的GNC系统（制导 (Guidance)、导航（Navigation）与控制（Control）分系统），如同一位精准的驾驶员，实时掌握着航天器的状态，精准规划并执行飞行轨迹，成功完成了飞行控制、着陆点选择与精准着陆三大核心任务。在下降过程中，嫦娥六号首先进行“粗避障”，自主选择一个满足着陆和起飞要求的落点，然后通过快速调整姿态和拍照分析，飞向选定区域。随着接近月面，嫦娥六号会短暂悬停进行“精避障”，精确避开障碍物，确定最终落点。最后，组合体移动至落点上方然后垂直下降，到一定高度时关闭主发动机，利用着陆腿缓冲实现软着陆。同时，经过优化的GNC系统在保证落月精度的同时，也实现了推进剂使用的经济性，为未来深空探测任务提供了重要参考。

嫦娥六号着陆器和上升器组合体着陆月背的模拟动画

除了GNC 系统，嫦娥六号还配备了一个微波测距测速敏感器，类似于汽车的停车雷达，在着陆器接近月球表面时启动，精确测量并传递数据，帮助着陆器准确判断着陆点和降落速度，确保着陆过程的安全和精确。为了减轻着陆时的冲击，着陆器还配备了4条轻质且强度高的着陆腿，学名叫做“着陆缓冲机构”。每条着陆腿由1个主腿、2个副腿和1个足垫构成，它们共同作用，确保嫦娥六号在月球表面着陆时更加平稳和安全。

月球软着陆的探索历程

在上世纪的太空争霸时代，美苏两国都试图在月球上实现软着陆，这是一个充满挑战的任务。在那个时代，由于天文观测能力的限制，我们对月球的了解还很有限，甚至无法精确测量月球的质量，这使得计算月球引力对探测器的影响变得非常困难。苏联的月球1号探测器是第一个尝试接近月球的人类探测器，但由于对月球引力的了解不足，它只能从月球旁边飞过，并没有实现着陆。随后，月球2号探测器成功撞击月球，这是人类历史上第一次硬着陆月球。然而苏联并未止步于此，它的月球9号探测器直接从地球发射在撞上月球之前启动减速，成功实现了人类历史上的第一次月球软着陆。

尽管月球9号的月球软着陆开创了历史先河，其技术上的简化使得这一成就虽然辉煌，但在为后续载人登月任务奠定技术基础方面显得相对有限。相比之下，美国的勘察者1号探测器则展示了更为复杂且精细的着陆技术，它完全依靠探测器自身的反推制动系统在月球上实现了精准的软着陆，并且这一技术为后续的阿波罗载人登月计划提供了宝贵的技术积累和验证。

随后2013年12月2日，中国发射嫦娥三号探测器，嫦娥三号通过它的变推力发动机、步进电机加丝杆和关机敏感器，成功实现了月球软着陆，中国也成为了继苏联、美国之后第三个实现月球软着陆的国家。5年后，嫦娥四号探测器发射，它在距离月球上方100公里的位置进行了“刹车”，进入绕月轨道，在等待了23天后，太阳光再次照亮月背时，嫦娥四号终于顺利降落在月球背面，这意味着中国是第一个在月球背面软着陆的国家。嫦娥六号探测器也在今年6月2日成功在月球背面着陆。

嫦娥六号在月背着陆

随着月球软着陆技术的日益成熟，未来将有更多国家和地区加入到这一壮丽的太空探索行列中来，共同揭开月球乃至整个太阳系的更多秘密。我们相信，在不久的将来，月球将成为人类深空探索的重要基地，为人类社会的可持续发展贡献新的力量。而这一切切的起点，正是那一次次惊心动魄却又充满希望的月球软着陆。

部分信息来源于人民网、科普中国等

（科学性审核：郑永春，博士，空间科学传播专家工作室）

本文来自： 中国数字科技馆

责任编辑：王磊