“嫦娥”再度登“月宫” 发动机“推得稳”“变得准”

北京时间2024年6月2日6时23分，嫦娥六号探测器着陆/上升组合体于月球背面南极――艾特肯盆地预选区着陆，经过30天的长途跋涉成功抵达“月宫”，开启了月背采样的新篇章。

飞离地球、遨游太空、稳稳落月，这看似轻松的一幕幕，实际上却历尽艰辛。

如果把探测器着陆月球进行科学探测看作一次攀登珠穆朗玛峰的壮举，那么从地球飞到环绕月球的轨道，大致相当于从前进营地到达了突击营地，而从环月轨道上脱离，并逐渐减速，选取安全的位置在月球表面实施软着陆，则相当于最后冲击顶峰的过程――虽然距离时间都不长，但难度风险最大，也最考验动力技术的有效性与可靠性。

要知道想成功着陆月球，嫦娥六号探测器着陆/上升组合体需要从距离月面15千米处开始实施动力下降，组合体的速度逐步从相对月球1.6千米每秒降为零。试想一下，一个4吨多重的“庞然大物”从15千米高处降落，该是怎样的惊心动魄！

主减速、快速调整，航天科技集团六院为嫦娥六号着陆器量身研制了推进分系统，包括7500N变推力发动机、150N发动机以及贮箱、气瓶等10余种其他产品。助力嫦娥六号实施动力下降时，速度从每秒约1.6公里减到0(即悬停状态)，高度从15千米降至不到3千米，从而实现减速。只有发动机“推得稳”，嫦娥六号的速度才能“变得准”。

软着陆硬功夫

会不会正确踩刹车，是评判一个司机驾驶技术好坏的重要指标之一。同样，为了减少降落过程中对着探测器的冲击，将“乘客”平稳送达，“刹车”的力度必须恰到好处。

在落月过程中嫦娥六号探测器着陆/上升组合体要像一个经验丰富的“老司机”，在一边往前飞一边下降的同时，快速调整姿势调整速度，在距离月面3千米的高度时调整至垂直下降，7500N发动机开始变推力工作，随后继续下降，待发现下方100米就是月面时，通过横向的150N发动机进行避障，为了保证嫦娥六号落月时每只“脚”都不踩到坑里，组合体会在月面上方3米位置稍稍“歇歇脚”，通过悬停避障选好着陆点后，7500N发动机关机，嫦娥六号在月球重力作用下缓缓落下去。这稳稳的一落看似轻盈轻松，却蕴藏着六院发动机产品的众多智慧和积淀。

作为探测器的关键单机，7500N变推力发动机是嫦娥六号探测器动力下降的主要动力。它可不简单，是一台既能以固定推力运行，又能根据需求节流降低推力运行的发动机，更是地外天体登陆的必备装置。7500N变推力发动机是六院自行研制的我国首台变推力发动机，可实现推力从1500N到7500N大范围的连续变化，具有性能高、适应性强、燃烧稳定、结构简单等特点。可按照探测器的控制指令准确快速无级地改变推力，实现探测器的中途修正、近月制动及月面软着陆。该型发动机曾经助力嫦娥三号、四号、五号3次连续成功登月，成功率100%。

月背“盲降”步步惊心

环节动作越多，带来的风险就越大。嫦娥六号作为最复杂的探月之旅是毫无疑问的，然而变数就是挑战。随着发动机反推力的撤离，探测器减速慢行，实现“软着陆”。

月球背面不如月球正面那样平坦，为了目标任务，嫦娥六号此次选择山脚附近降落，这就大大增加了降落难度，不仅要在空中精准定位，还要有高超的避障能力，地形险要、起伏不定，使软着陆面临“一失足成千古恨”的风险。而同样困难的还有，落月过程地球方向不直接可见，所有信息传输都需要由中继星“鹊桥2号”中转，整个过程近乎“盲降”，无疑增加了风险。

为了实现动力下降过程中探测器飞行更加平稳、着陆点选取更加合理、避障措施更加有效、落点位置更加精确，推进系统需为探测器提供主减速推力，为姿态控制提供控制力，还需为悬停、避障提供平移推力。由于飞行器在太空往往处于失重状态，此时液体推进剂处于漂浮状态，因此150N发动机要先进行点火工作，为着陆器提供初始推进剂沉底力，支撑主发动机开机点火减速，随着着陆/上升组合体持续下降靠近月面，150N发动机进行姿态调节，横向平移、精确避障，确保嫦娥六号安全平稳“停车入库”。

150N发动机是为嫦娥系列探测器专门进行减重及可靠性提高设计而成，为满足探测器严苛的重量要求，相比此前同类产品，发动机整体减重“瘦身”42%，单台产品仅不到1kg，比两瓶500mL矿泉水还要轻，最小位置的孔径比笔芯头还要细，同时能保证数万次脉冲和数万秒稳态工作寿命，确保嫦娥六号全程高精度、稳定、可靠飞行。

万里挑一的最强“护卫”

“探月工程”的每一阶段任务都是对前一阶段任务的深化，并为下一阶段任务奠定基础。作为嫦娥五号的备份，在嫦娥六号长期贮存期间，如何确保产品质量不受影响，是研制团队面临的全新课题。

为此，研制团队开展了大量分析和试验研究，对“贮存延寿研究、更换超期组件、更换整机新品”等措施进行了研讨，并提前投产产品，做好换新品的准备。为了保持技术状态一致，研制队伍还对产品进行了长期贮存影响测试分析和寿命评估，开展了多轮专项质量复查工作，研制团队对飞行程序、预案及系统参数等进行反复推敲，确保产品的长寿命与可靠性。虽然已有嫦娥三号、四号、五号以及天问一号软着陆的成功经验，但要想将嫦娥六号平稳落到月球表面必须挑选出经验丰富、能力最强的“护卫”。

“嫦娥”一次次向着月球出发，每一次抵达，留给我们的都是惊叹，而这背后，是液体动力一项项技术难点的集智突破、一项项创新成果的破茧化蝶。这些创新成果架起了通往月球的天梯，让中国人走出了一条属于自己的探月之路。

今天，注定是难忘的一天，北京航天飞行控制中心，上一秒还沉浸在紧张的气氛中，落月成功的那一刻掌声欢呼声一片。然而，对于六院人来说，却没有片刻放松，成功落月，“嫦娥”的月宫生活才刚刚开始，新的挑战就在前方，接下来让我们期待嫦娥六号携“土”回家。