【热点解读】顺利升空！嫦娥五号喊你去月球“挖土”啦！

　　嫦娥五号探测器成功发射 图片来源：国家航天局

　　嫦娥五号探测器成功发射 图片来源：新华社

　　11月24日凌晨4时30分，长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，成功将嫦娥五号月球探测器送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道，正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅。

　　嫦娥五号将经过11个阶段、20余天的在轨飞行过程，采集约2kg月球样品返回地球。

　　五个“首次”破纪录

　　嫦娥五号探测器是中国首个实施无人月面采样返回的航天器，此次任务十分特殊，计划实现中国中国航天史上的五个“首次”。

　　第一，首次月面自动采样。此次月球表面自动采样封装是核心任务之一，将采取两种采样模式：钻取和表取，而其中最引人注目的一个环节是自动采样封装。能否成功，令人期待。

　　第二，首次月面起飞上升。此次嫦娥五号着落器在月面起飞时，将依靠航天器“自力更生”，克服月球表面复杂环境的影响，首次实现起飞时自主定位、定姿。

　　第三，首次月球轨道交会对接。此次嫦娥五号将首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。

　　第四，首次带月壤高速再入返回地球。针对此次任务，设计师创新采用了半弹道跳跃式再入返回技术方案，类似在太空中打水漂，即让返回器先高速进入大气层，再借助大气层提供的升力跃出大气层，然后以第一宇宙速度扎入大气层，返回地面。

　　第五，首次自取月球样品的存储、分析和研究。嫦娥五号将月壤封装并带回地球后，科研人员将首次对月球样品进行存储、分析和研究。

　　六大难点挑战多

　　此次任务环节超多、程序复杂、技术严格，可谓困难、风险兼具，挑战极大。具体将面临六大难点。

　　第一，技术环节多。此次任务中的月面采样及返回过程涉及到多个关键技术环节，包括月表样品转移、月面垂直上升、月球轨道交会对接等，每个环节的技术复杂度都超高，研制难度极大。

　　第二，减重压力大。由于要考虑运载火箭的运载能力，出于减重的需要，科研人员对嫦娥五号探测器的所有分系统都最大可能地进行了不同程度的“瘦身”，包括减少探测器上的备份产品，以保证减轻重量的同时完成高质量的工作。

　　第三，轨道设计难度大。嫦娥五号探测器的飞行阶段众多，各阶段轨道的设计受到测控、运载、着陆场等多重限制，因此轨道设计难度极大，各飞行阶段轨道在控制和测定轨精度能力有限的情况下，对匹配精度的要求极高，因此需要制定各种故障应对预案，挑战极大。

　　第四，组合体分离面多。因为此次嫦娥五号要一次性完成采样与返回双重任务，因此要求其探测器具有轨道器和着陆器组合体、着陆器和上升器组合体、轨道器和返回器组合体、轨道器和支撑舱以及轨道器与对接支架5个分离面，并且这些分离面只有一次性工作特点，任何一个分离面出现问题，都可能导致整个任务失败。

　　第五，温度控制要求高。由于月球表面的最高温度约180摄氏度，最低温度约零下150摄氏度，昼夜温差达300多度，因此无人采样器可能随时要承受高温的灼烧和低温的冰冻，在月球表面的生存面临巨大挑战。

　　第六，控制过程相当严谨。此次嫦娥五号无人采样器主要通过采样钻头深入月球内部和采样机械臂月球表面采样两种方法获取月球样品，将样品转移到上升器的过程中，以及再将样品从上升器转移到返回器的过程中，每一步都必须天衣无缝，因此控制过程的每一个细节都要相当严谨。

　　十八般武艺齐上阵

　　“挖土”之旅11步 图片来源：人民日报

　　针对此次任务，科研人员主要设计了两种“挖土”模式：钻取和表取。届时嫦娥五号携带的各种采样装置、封装装置和密封装置，将轮番采取深钻、浅钻、铲土、挖土等多种方式，使出浑身解数、十八般武艺，最终采集约2kg月壤，并完成自动封装。

　　此次任务中的月球表面自动采样封装，是此次任务的最大看点之一。如何实现自动采样封装？月面采样封装主要采取表钻结合、多点采样的方式，是一项全新研制的技术，需要综合考虑各种约束因素以及多变的月面环境影响，技术难度可想而知。

　　封装完毕后，“回家”的道路也异常艰难，嫦娥五号的上升器如何点火起飞，难度也颇高，因为它将面临复杂的月球表面环境，需要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等系列难题，才能顺利起飞上升，将月壤顺利带回地球表面。为此，科研团队也进行了大量的实验验证，并且建立了一整套环环相扣的系统保证任务，以求为嫦娥五号顺利“回家”保驾护航。

　　由此看来，嫦娥五号前往月球“挖土”的任务才刚刚成功迈出了第一步，接下来还将困难重重。但我们相信此次任务必将圆满成功，我国将一举成为世界上第三个实现月球采样返回的国家。

　　让我们翘首以待，嫦娥五号荣耀归来！（作者：王澜涛）

　　科学性把关：中国航天科技集团型号设计师钱航

　　参考来源：中国航天科技集团、中国空间技术研究院、中国新闻网、环球网、中国青年报