嫦娥五號著陸器和上升器組合體 12 月 1 日 23 時許成功著陸月面，12 月 2 日晚 6 時左右，國家航天局對外公布了嫦娥五號落月過程的震撼大片，其中包括嫦娥五號著陸器和上升器組合體著陸后全景相機(jī)環(huán)拍成像。

　　據(jù)環(huán)球時報記者了解，探測器在完成落月之后開展了太陽翼展開、機(jī)構(gòu)解鎖等相關(guān)準(zhǔn)備工作。北京時間 12 月 2 日 4 時 53 分，組合體完成了月球鉆取采樣及封裝。目前，著陸器和上升器組合體正按計劃進(jìn)行表取采樣

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　　選址有講究

　　11 月 24 日 4 時 30 分，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約 2200 秒后，順利將探測器送入預(yù)定軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。

　　歷經(jīng)一周的旅行，嫦娥“五妹”來到了“姐姐”們曾經(jīng)或正在奮斗的地方——月球。她順利地通過了安全軟著陸的考驗，這不僅是嫦娥“家族”與月球小別近兩年后的再次相逢，也意味著嫦娥五號距我國首次地外天體采樣返回的創(chuàng)舉，更近了一步。

　　據(jù)國家航天局消息，12 月 1 日 22 時 57 分，嫦娥五號著陸器和上升器組合體從距離月面約 15 公里處開始實施動力下降，7500 牛變推力發(fā)動機(jī)開機(jī)，逐步將探測器相對月球速度從約 1.7 公里/秒降為零。其間，探測器進(jìn)行快速姿態(tài)調(diào)整，逐漸接近月表。此后進(jìn)行障礙自動檢測，選定著陸點后，開始避障下降和緩速垂直下降，平穩(wěn)著陸于月球正面風(fēng)暴洋的呂姆克山脈以北地區(qū)。著陸過程中，著陸器配置的降落相機(jī)拍攝了著陸區(qū)域影像圖。

　　此次軟著陸的地點，雖然是月球正面，但卻是以前未曾探索過的區(qū)域。中國探月工程首任首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士、被譽(yù)為“嫦娥之父”的歐陽自遠(yuǎn)曾表示，中國選擇的著陸點距離阿波羅計劃著陸點有上千公里距離，將會迎來新的現(xiàn)象、新的發(fā)現(xiàn)。

　　嫦娥“五妹”降臨月宮，有且只有一次機(jī)會，必須一次成功。由于涉及采樣后上升器的月面起飛，因此，嫦娥五號落月也是為后續(xù)上升器月面起飛選擇“發(fā)射場”。和“姐姐”們相比，“五妹”對于著陸點的位置精度和平整度方面的要求近乎苛刻——著陸區(qū)域內(nèi)無太高的凸起、無太深的凹坑，坡度要符合任務(wù)要求。

　　為了“選得準(zhǔn)、落得穩(wěn)”，嫦娥五號采用了“三姐”和“四姐”上應(yīng)用的“粗精接力避障”方式。著陸上升組合體在飛到距離月面 100 米時會懸停一下，由中科院上海技術(shù)物理研究所、上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研制的激光三維成像敏感器利用高重頻、窄寬脈沖激光，瞬時對月面實施高精度三維成像，為選擇精確的著陸點提供依據(jù)。之后，著陸上升組合體再斜向下飛行，邊下降邊注意避障，飛到選定著陸點的正上方后豎直下降，在距離月面較近時提前關(guān)閉主發(fā)動機(jī)，然后利用著陸腿的緩沖實現(xiàn)軟著陸。

　　降落過程中，嫦娥五號著陸上升組合體在距離月面較近時，主發(fā)動機(jī)會激起月塵，容易觸發(fā)月塵污染星敏感器，從而影響上升器后續(xù)的月面起飛。為此，科研人員特別設(shè)計了與“五妹”的互動環(huán)節(jié)“天黑請閉眼”——在距離月面一定高度時把星敏感器的鏡頭蓋起來，等“五妹”接到“通知”再將敏感器蓋子打開時，已是平安落月之后月塵散去。

　　“挖土”不輕松

　　長久以來，各國科學(xué)家對月球的“土壤”一直抱有極大興趣。50 年前，蘇聯(lián)月球 16 號將 101 克月壤樣本帶回地球，這是人類歷史上第一個實現(xiàn)月球無人自動取樣并送回地球的探測器。此次，嫦娥“五妹”的挑戰(zhàn)更艱巨：帶回大約 2 千克的月壤。

　　2 千克月壤的價值有多大，或許能從歐陽自遠(yuǎn)在一場科普講座中的表述來感受。中國現(xiàn)在僅有的 1 克月壤，是中美恢復(fù)建交后美國贈送的。這 1 克實在太過珍貴，我國科研人員只敢拿出 0.5 克，絞盡腦汁做各種科研，不讓中國在這一領(lǐng)域落伍。另外 0.5 克，則存放在了北京天文館中，能讓國人有親眼目睹月壤的機(jī)會。

　　自從 1976 年蘇聯(lián)“月球 20”號探測器采樣后，人類已經(jīng) 44 年沒有重新獲得月球饋贈的“伴手禮”了。

　　今晨，嫦娥五號已經(jīng)開工“挖土”了!科研人員為嫦娥“五妹”設(shè)計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。探測器隨身攜帶了鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”，將采取深鉆、淺鉆，以及“鏟土”“挖土”“夾土”等方式，采集約 2 千克月壤，并進(jìn)行密封封裝。

　　國家航天局探月與航天工程中心副主任、探月工程三期副總設(shè)計師、嫦娥五號任務(wù)新聞發(fā)言人裴照宇表示，經(jīng)過論證，兩公斤是數(shù)量上不算少、工程上可實現(xiàn)的。“但是作為對這次任務(wù)的考核，我們的目標(biāo)是采樣返回，采到樣品、返回地球，就是成功。不管帶多少，都是成功。”

　　帶回月球“伴手禮”，顯然不是件容易的事。嫦娥系列探測器及火星探測器總指揮、總設(shè)計師顧問，“人民科學(xué)家”葉培建院士介紹，“阿波羅”飛船載人登月時就發(fā)現(xiàn)月球上有水，但帶回的樣本密封出現(xiàn)了問題，搞不清是在月球上有水還是在地球上被污染了。因此，要在1/6 地球重力環(huán)境下無人采樣和封裝非常不易——不僅鉆取的月壤必須原原本本，不能破壞原有的層次結(jié)構(gòu);而且采樣之后，也不能有任何污染，還要經(jīng)得起返回時的各種惡劣環(huán)境。

　　截至記者發(fā)稿，著陸器和上升器組合體正按計劃進(jìn)行表取采樣。

　　返回很“刺激”

　　嫦娥“五妹”的“回家”之路，并不比作客他鄉(xiāng)輕松，倒不是“近鄉(xiāng)情更怯”，而是“近鄉(xiāng)更小心”——完成采樣任務(wù)后，攜帶月球樣品的上升器從月面起飛，與軌返組合體交會對接，把樣品轉(zhuǎn)移到返回器后上升器與軌返組合體分離。隨后，軌返組合體踏上歸途，二者在以接近第二宇宙速度飛到距地球數(shù)千公里時分離。最終，返回器采用半彈道跳躍再入方式再入地球大氣層，落至預(yù)定的著陸場。

　　全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩介紹，“回家”途中，上升器會從著陸器上起飛。由于上升器的火焰噴射之后會碰到著陸器，可能產(chǎn)生干擾上升器的力，做到對上升器的良好操控是一大難點。此外，著陸器可沒法做到像地球上的發(fā)射塔架那樣配置火箭導(dǎo)流槽，因此上升器要克服月面起飛軌道設(shè)計、月面起飛測控和發(fā)動機(jī)羽流導(dǎo)流等難題。

　　進(jìn)入月球軌道后，上升器要與軌返組合體對接，并把樣品轉(zhuǎn)移到返回器中。在月球軌道展開無人交會對接，這在世界上是第一次。要知道，在地球軌道上交會對接，一般是“小追大”，如“神舟”飛船追“天宮”;而在月球軌道上交會對接，軌返組合體追上升器是“大追小”，所以難度更大，稍微控制不好就會偏離到太空中。

　　離家越近，越要小心。返回器經(jīng)由軌道器送到地球附近時，速度會逼近第二宇宙速度(11.2 千米/秒)。要知道，普通返回式衛(wèi)星返回地球時基本都是第一宇宙速度(7.9 千米/秒)級別。如果以接近 11.2 千米/秒的速度直接沖進(jìn)大氣層，巨大的摩擦和沖擊可能會讓返回器焚毀。因此，返回器將采取在大氣層邊緣多次“打水漂”的返回方式，進(jìn)行多次減速。其中每一次與大氣的接觸都需要經(jīng)過精準(zhǔn)計算，最終讓返回器以安全速度沖入大氣，通過氣動減速和降落傘減速等方式，準(zhǔn)確、安全地降落在預(yù)定著陸場。

　　隨著探月工程三期收官之戰(zhàn)嫦娥五號探測器的成功發(fā)射，中國探月工程在空間科學(xué)探測領(lǐng)域已實現(xiàn)多個“首次”。未來，我國探月工程四期將構(gòu)建月球科研站基本型，這一基本型由運行在月球軌道和月面的多個探測器組成。基本型將具備月球科學(xué)技術(shù)研究、資源開發(fā)利用技術(shù)驗證的能力，并與國際同行合作，建設(shè)國際月球科研站。而在我國探月工程四期的月球極區(qū)探測任務(wù)規(guī)劃中，嫦娥七號將對月球南極地形地貌、物質(zhì)成分、空間環(huán)境等進(jìn)行綜合探測。嫦娥八號除繼續(xù)開展科學(xué)探測試驗外，還將進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的驗證。
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