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25日13时20分许，距离地面大约5000千米处，嫦娥六号返回器与轨道器分离，随后返回器独自以接近每秒11.2千米的第二宇宙速度返回地球，这一速度比神舟载人飞船返回舱返回地面的速度要快得多。为此，从月球归来的嫦娥六号返回器首先进行了一次高难度的“太空水漂”，完成降速。返回器高速进入大气层后，借助大气层提供的升力跃出大气层，然后再以大约每秒7.9千米的第一宇宙速度扎入大气层，返回地面。

这是中国科研人员收到的第二份“月球礼包”。相比嫦娥五号月面取样返回，嫦娥六号探测器月背采样挑战更大、难度升级。面对月球背面更加复杂崎岖的地形，科研团队建立了一套适用于月背着陆的选址方法；月背采样没有先例可循金沙城线路检测中心，科研团队研发了一套“挖土神器”；月背工作无法进行地月“通话”，科研团队研制了技术更先进、功能更强大、服务更有力的鹊桥二号中继星。