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已有研究也表明，月球具有二分性，正面和背面的成分、结构等都存在显著区别。月球正面月壳厚度大约30千米至50千米，玄武岩分布面积大于30%；而月球背面厚度大约60千米至80千米，玄武岩分布面积仅约3%。由于直接暴露在太空中，月球背面如同一块盾牌，阻挡了大量小天体对地球的直接撞击，因此与较为平坦开阔的月球正面不同，月球背面布满沟壑、峡谷和悬崖。“一个很明显的特点就是，月球表面90%以上的低洼平坦区域都在月球正面，这些区域被称为月海，嫦娥五号就降落在月球正面最大的月海——风暴洋中。而月球背面除了莫斯科海以外，几乎没有大型的月海。”杨宇光说。
由于月球被“潮汐锁定”，自转周期和公转周期相等，地球强大的引力让月球总是以同一面朝向地球，人类在地球上也只能看见月球的正面。对于人类而言，月球背面可谓“秘境中的秘境”。“可以说，在月球采样方面，嫦娥五号是从时间上补齐了这一环118图库彩图118库图区258cm，因为其在月球正面取到了迄今最年轻、地质年龄约为20亿年的月壤，嫦娥六号则是从空间上补齐了这一环。”杨宇光表示。
“从月球背面，尤其是从我们选择的南极-艾特肯盆地采集样品118图库彩图118库图区258cm，在矿物化学成分上可能与正面样品有非常大的差别。”嫦娥六号任务副总设计师、中国科学院国家天文台研究员李春来认为，研究这些样品有助于揭示月球背面特有的地质构造和物质成分的差异，更全面地了解月球的地质演化历史，“以往采集的样品，只认识到半个月球”。
——突破月球逆行轨道设计与控制技术。嫦娥六号与嫦娥五号的基本状态一致，不同在于，嫦娥六号是在月球背面着陆，着陆位置由北半球变为南半球。若沿用嫦娥五号的环月顺行轨道方案，就意味着很多设备的朝向是反的。嫦娥六号采用的逆行环月轨道方案，虽给轨道设计带来一定难度，但避免了硬件设备的大幅调整，做到了整个系统的最优。这是一个设计很精巧，能有效降低成本的措施。
——突破月背智能采样技术。嫦娥六号月背采样只能靠鹊桥二号中继星支持，一旦出现问题118图库彩图118库图区258cm，任务就难以进行，“尤其是表取，由于机械臂路径不是唯一的，在无人干预的情况下，要自主完成任务，难度很大。”研制人员为嫦娥六号采样封装分系统进行了多项升级，设计了适应月球背面采样的控制算法和采样策略，进一步提高了采样的智能化、自动化程度，增强了采样效率和能力。
——突破月背起飞上升技术。嫦娥六号从月背起飞，要在鹊桥二号中继星的辅助下进行智能自主控制。嫦娥六号采样返回采用了月球轨道交会对接的方式，这就要求上升器进入和轨返组合体相同的轨道面，然后通过调整实现近距离交会对接。上升器在绕月轨道上的飞行速度约为1700米每秒，如此高速意味着极小的轨道面偏差就会导致交会对接失败。
在实验室，工作人员以“是否接触过大气”为标准，对已有的嫦娥五号月球样品进行分类存储。嫦娥六号探测任务地面应用系统副总设计师周琴介绍，接触过大气的月球样品分为两部分，一部分是当时挑出来的一些岩块样品，另外一部分是对外发布的一些返还样品。而没有接触过大气的原始月球样品，会被存放在一个充氮密封手套箱里。
此前，国家航天局已向国内131个研究团队发放了7批次共85.48克嫦娥五号月球样品。国家航天局副局长卞志刚透露，从嫦娥五号月球样品中，中国科学家发现了月球的第6种新矿物“嫦娥石”；研究还证明，月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知月球地质寿命“延长”了10亿年。月球样品进入“嫦娥时代”，极大丰富了人类对月球乃至宇宙的认知。
全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩表示，根据任务计划，嫦娥六号的主要科学任务集中在寻找新矿物和岩石、寻找月球深部物质、寻找古老物质、揭开苏长岩成因之谜等方面。想要揭秘，还需等待科研人员完成对样品的分析和研究，但不妨展望一二—嫦娥六号月球样品中或许含有以下成分：岩石碎片，这些碎片来自月球表面的岩石；矿物颗粒，包括长石、辉石、钛铁矿等，是月表的主要组成部分；玻璃物质，由撞击熔融形成；微量元素，如铜、金等，对研究月球形成和演化很有帮助；氦-3，一种潜在的核聚变燃料……
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