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发射入轨后，“思源二号”的首要任务是与嫦娥六号安全分离。分离之后，将进行对月成像任务，继续捕捉月球及地月合影的数据，并进入环月大椭圆轨道。在此过程中，“思源二号”卫星将开展一系列实验，包括使用其微型相机获取月球表面的详细图像、开展图像在轨数据智能处理、纳卫星级别深空月地通信等新技术验证，充分探索基于微纳卫星的低成本深空探测模式。

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三分彩平台据介绍，嫦娥六号任务发射至采样返回全过程约53天，任务周期长，工程创新多，风险高，难度大，每个阶段环环相扣。相比2020年实现月球正面采样返回的嫦娥五号任务，嫦娥六号任务需在鹊桥二号中继星的支持下，实施首次月球背面采样返回，突破月球逆行轨道设计与控制、月背智能快速采样、月背起飞上升等关键技术。同时，嫦娥六号任务将开展月球背面着陆区的现场调查分析，月球样品实验室分析研究等科学探测，深化月球成因和演化历史的研究。