“嫦娥五号出发，力争实现中国航天史上5个“首次””

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11月24日4时30分，中国在中国文昌航天发射场，利用长征5号遥五火箭成功发射月球探测工程嫦娥5号探测器，开始了中国首次地外天体采样返回之旅。 这是庆祝航天科技人员在文昌航天发射场成功发射的庆典。 青岛新闻网社记者金立旺摄

年11月24日，嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场成功发射。 这是我国月球探测工程绕、落、回三步中，第三步的首次任务。

中国航天科技集团有限企业研制的嫦娥五号探测器，是目前为止中国研制最多、最复杂的航天器系统之一，由轨道器、返回器、着陆器、上升器组成，包含15个分系统。 在这次任务中，嫦娥五号将经历11个飞行阶段，经过20多天的轨道飞行过程，采集约2公里的月球样本后返回地球。

国家航天局月球探测与航天工程中心副主任、月球探测工程三期副总设计师嫦娥五号任务信息发言人裴照宇介绍说，如果任务成功，有望创造中国航天史的五个首次。

多样化的月球表面自动采样

作为此次任务的核心之一，月球表面自动采样包是嫦娥五号任务中最引人注目的一环。

据航天科技集团五院介绍，嫦娥五号将在月球选定区域着陆，使出全身解数采集月球土壤，实现中国首个地外天体的采样和封装。

五院设计师们使用表钻结合、多点采样的方法，仔细设计了钻头和表钻两种挖掘模式。

着陆组合顺利软着陆于月球表面后，嫦娥从5日开始了为期两天的月球表面事业。 随身携带的钻井取样装置、正面取样装置、正面取样一次包装装置和密封包装装置等，进行科学分工、精密配比，采用深挖、浅挖、挖土等方法，采集约2公里的月球土壤进行密封包装。

五院专家表示，嫦娥五号任务采样装置是一种全新的研制，技术新颖，难度大，需要考虑飞行任务和探测器测量、照明条件、电源、热控等条件的制约。 采样期间面临月面高温的工作环境采样时机紧张，机构动作多，不明因素多。 因此，采样封装是这次任务的核心环节之一。

月球表面起飞依靠航天器的自力更生

月面工作后，嫦娥五号将踏上归途。 从月球回家不容易，关键是第一步能否顺利进行，这必须突破我国航天史上的另一个首次登月。

嫦娥五号的上升器在月球表面点火起飞，是难度很高的科目。

众所周知，火箭有完整的发射系统用于在地球上起飞，点火起飞位置精确推算，飞行轨道也曾计算过一次。

月球表面起飞不同。 没有一马平川的发射场，也没有成熟的发射台，上升器只能站在着陆器上发射。 月球表面环境多而复杂，着陆器不一定处于平稳状态，很可能坠落到斜坡、隆起、凹坑等不同地形，增加了起飞的难度。 总之，整个起飞过程只能依靠航天器的自力更生。

五院专家表示，针对倾斜发射的技术难题，确定起飞稳定性各因素及其耦合的影响，依靠精确定姿能力完成空中的定位，为了实现精确的进入轨道，要通过大量的地面模拟和试验验证起飞升发动机， 但是，月球表面环境的特殊性、低重力、高真空等环境模拟难以进行地面验证。

经过一系列技术攻关，五院科研团队成功完成了各项实验验证，确立了一系列环环系统的系统保证任务，为嫦娥五号从月球护航。

人类首次月球轨道无人交会对接

嫦娥五号的上升器从月球表面起飞后，飞向月球轨道。 但是，它不能用自己的力量把月球的样本送回地球。 需要在月球轨道上与轨道器、反馈器组装体交叉对接，将样本传递给反馈器，完成下一次旅行。

20世纪70年代，苏联成功完成了3次无人月球采样任务，利用月球16号、20号、24号探测器，从月球上提取300克以上的样本。 全国空间探测技术首席科学传递专家庞诺浩向科技日报记者介绍了苏联利用探测器从月球起飞，直接返回地球的方案。 探测器需要携带大量燃料，携带样本的能力极其有限。

经过几十年的实践探索，我国在载人航天行业熟练掌握了近地轨道交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接，不仅是我国，也是人类航天史上的第一次，这给五个科研团队带来了巨大的挑战。

记者从5院获悉，嫦娥5号的月球轨道交会对接使用了停止逮捕式交会对接方法，没有卫星导航信号的支持，对接和样本转移过程的自主性很高。 这需要考虑探测器的测量、照明条件、姿态轨道控制、电源、热控等各种制约条件，完成交会飞行方案的设计。

另外，在月球轨道交会对接过程中，地面测量仪的支撑能力受到限制，对接机构的大小受到限制，对对接精度的要求很高。 另外，嫦娥五号的对接机构，必须考虑样品移送装置的设计，保证对接精度满足样品移送相关要求。 对接机构和样品输送机构一体化的设计也是难点。

从上升器进入绕月轨道到轨道返回组件和上升器完成对接和样品转移，五院设计师为嫦娥五号精心设计了交会、对接、组件运行、轨道返回组件和对接室分离等一系列重要动作，嫦娥五号精确设计了样品继电器

带着月球上的土高速返回地球

近地轨道航天器再入大气层时的速度为每秒约7.9公里的第一宇宙速度。 嫦娥五号从月球风电气飞向地球，接近每秒11.2公里的第二宇宙速度。

每秒3公里以上的速度差，带来的力量之路大不相同。 嫦娥五号猛烈相撞，一头撞向地球，整个任务就会丢掉前面的工作。

为此，科学家首次提出了半弹道跳跃式再入技术。 就像在大气层表面打水漂流一样，首先让返回器高速进入大气层，然后通过大气层提供的升力跳跃，以第一宇宙速度再次进入大气层返回地面。

年，中国发射嫦娥五号再入飞行试验机，模拟嫦娥五号奔月、绕月、返回全过程，成功验证跳跃式再入技术，使中国成为继美、苏之后世界第三大航天器从月球轨道返回地面的国家。

但是，那年的实验和现在的任务还有微妙的差异。 5院专家表示，嫦娥5号重新返回设计，继承了此前飞行试验器的设计，任务再入行程也与飞行试验器基本一致。 但是，装有月壤的样品容器的重量有一定的不确定性，可能影响回送器的质量特征，对回送器制导导航控制系统的鲁棒性(控制系统在一定参数的扰动下，保持一定性能的特征)提出了很高的要求。

除上述4点外，裴照宇还表示中国将首次实施完善的月球样品储存、拆解和研究全过程。

从立项到发射，嫦娥五号任务队经历了十年的艰苦奋斗。 围绕诸多关键核心技术和难点，五院充分研究继承了低轨道卫星、高轨道卫星、载人航天交会对接、外星天体无人着陆和航天器返回等技术经验，联合参研单位集中了最强的阵容克服了难关，嫦娥五号探测器方案设计合理，各功能性能满足任务要求

我期待着在今后的20多天里，嫦娥五号能否成功完成任务并如期归来。 (由庞德记者付毅飞)