“嫦娥”六号任务是人类首次月球背面采样返回任务,也是我国建设航天强国、科技强国进程中取得的又一标志性成就。阐述了“嫦娥”六号任务工程目标和科学目标,从主要指标、工程系统组成和任务载荷等方面概述了任务总体方案,分析了在大系统中引入“鹊桥”二号中继星支持月球背面与地面测控站后导致的任务实施难度显著增加等任务特点与挑战,并与我国首次地外天体采样任务“嫦娥”五号进行了对比,从科学价值、工程能力突破、国际合作等方面总结了“嫦娥”六号任务的创新之处。

“嫦娥”六号任务是人类首次月背采样返回任务,其飞行任务的轨道设计面临着全新的挑战。研制团队在“嫦娥”五号成功经验的基础上,以完成月背采样返回的新任务为目标,以“嫦娥”五号与“嫦娥”六号任务之间的差异分析为抓手,突破了逆行环月轨道设计与控制、飞行时序适应性调整、三脉冲定时定点与按时起飞的近月制动控制策略、变射向变转移时间地月转移轨道设计和返回轨道适应性调整等关键技术。首先给出了“嫦娥”六号的飞行阶段划分,随后介绍了轨道设计的技术创新和亮点,最后阐述了轨道设计工作中获得的经验与启示。

“嫦娥”六号任务成功发射,发射场系统圆满完成既定任务,为文昌航天发射场组织实施重大航天任务积累了宝贵经验。“嫦娥”六号任务总体设计、测发流程及质量管理等方法可为未来深空探测器的发射任务提供重要参考。

“嫦娥”六号任务针对测控需求开展了任务特点分析及系统方案设计,成功解决了发射及早期轨道段X频段测控、多目标X频段同时测控、交会对接段高精度远程导引、轨返分离点导航初值确定、再入返回测量链设计等主要技术难题。通过制定稳妥可靠的测控总体方案,实现了可靠跟踪、精确测量,准确控制,有效确保了任务的圆满成功,并可为我国后续月球及深空探测任务和载人探月任务等的测控设计提供借鉴。

“嫦娥”六号返回器携带月球采样样品于北京时间2024年6月25日14时07分返回着陆于四子王旗着陆场,完成了我国首次月球背面采样返回,标志着我国成为世界上首个实现月球背面采样返回的国家。其中,再入回收段是“嫦娥”六号任务的收官阶段,针对“嫦娥”六号任务再入回收段任务需求,提出了返回过程跟踪测量与实况记录策略,设计了返回器搜索回收及转运方案,实施了高效敏捷的月背样品回收。实践表明,基于该系统设计,任务实现了返回器再入返回和乘伞着陆全过程的跟踪测量与实况记录,返回器着陆后搜索直升机同步降落,按流程通过固定翼飞机安全快速转运到北京,敏捷高效地完成了搜索回收任务,为后续其他返回式航天器的回收任务积累了成功经验。

概述了“嫦娥”六号返回器防热材料在特殊热环境和苛刻质量要求下的设计理念和设计方法、烧蚀试验考核、烧蚀机理分析及工艺技术突破。“嫦娥”六号防热材料保障了世界首次月背采样安全返回,促进了我国航天器热防护技术发展。

作为“嫦娥”六号任务搭载的国际载荷之一,巴基斯坦ICUBE-Q立方星于2024年5月3日随“嫦娥”六号探测器发射升空。5月8日16时,ICUBE-Q在周期为12h的环月大椭圆轨道的远月点附近与“嫦娥”六号轨道器分离,随后成功拍摄第一幅影像。任务实现“成功分离,获得遥测”的既定目标,取得圆满成功。重点从卫星总体方案、关键技术和解决途径、卫星总体研制情况、在轨运维情况及研制经验等多个方面对ICUBE-Q立方星进行介绍,为未来深空探月纳卫星任务积累技术基础。