嫦娥五号旅月日记

2020年11月24日

“5、4、3、2、1，点火！”凌晨4时30分，中国文昌航天发射场。长征五号遥五运载火箭尾焰喷薄而出，闪烁着多彩的光芒映透整个夜空。长征五号全力托举嫦娥五号向着月球飞驰而去。

早在20世纪初，航天之父齐奥尔科夫斯基梦想乘坐火箭去其他行星，甚至去恒星旅游，由此创立了著名的火箭理论。此后，曾经遥不可及的穹顶再也无法阻止人类的脚步。

从50年前中国成功发射首颗人造地球卫星东方红一号，到50年后嫦娥五号首次实现我国地外天体采样返回……“岁月不居，时节如流。”穹顶之上，中国人用一道道壮丽的航迹标注着创新的坐标。

在一份份宏大绚丽的规划面前，中国航天人并没有那么多豪言壮语，而是选择用“绕、落、回”三步走的方案，稳扎稳打地实现自己的探月目标。

经过16年努力，中国探月工程取得了“六战六捷”的优异成绩，不超预算、不降指标、不拖时间，如期完成三步走规划，圆满完成我国首次地外天体采样返回任务，在月球探测领域向全世界交出了一份亮丽的答卷。

如今，嫦娥不但要奔赴月球，还要带“回”土壤。

2020年12月1日

23时11分，嫦娥五号探测器在月球预选着陆区成功着陆。

落在哪？12月1日22时57分，嫦娥五号着陆器和上升器组合体从距离月面约15公里处开始实施动力下降，7500牛变推力发动机开机，逐步将探测器相对月球速度从约1.7 公里/秒降为零。

期间，嫦娥五号探测器进行快速姿态调整，逐渐接近月表。此后进行障碍自动检测，选定着陆点后，开始避障下降和缓速垂直下降，平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。着陆过程中，着陆器配置的降落相机拍摄了着陆区域影像图。

月球正面风暴洋相对较年轻，富集铀、钍、钾等放射性元素，存在大约13亿至20亿年前的玄武岩，获得这些年轻玄武岩的同位素年龄，将有助于推进对月球火山活动和演化历史的认识。它可以填补科学家对月球火山活动研究的一个重要空白。此前对美、苏获取月壤样品的研究表明，月球上的火山活动在35亿年前达到顶峰，然后减弱并停止。但对月球表面的观测发现，某些区域可能含有最近10至20亿年前才形成的火山熔岩，这与嫦娥五号着陆地区的年龄相仿。如果嫦娥五号采回的样本能够证实这段时间月球仍在活动，将改写月球的历史。

怎么落？在选定吕姆克山脉以北地区作为着陆点后，嫦娥五号着陆上升组合体如何在短时间内完成一系列难度系数很大的动作，稳稳地降落在月球表面？历经主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落段，嫦娥五号这稳稳的一落看似轻盈轻松，却蕴藏着科研人员的众多智慧和积淀。

此次嫦娥五号落月有四大看点。

看点一：“选址准、落得稳”嫦娥五号任务的落月和近月制动一样，有且只有一次机会，必须一次成功。由于涉及采样后上升器的月面起飞，所以，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择“发射场”。相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度方面的高要求是空前的，这需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，坡度要符合任务要求。为实现“选址正确、落得准确”，嫦娥五号采用了嫦娥三号和四号上应用的“粗精接力避障”方式。着陆上升组合体在飞到距离月面100米时会悬停一下，通过对选定區域拍照，精确识别选好落点。之后，着陆上升组合体再斜向下飞行，边下降边注意避障，飞到选定着陆点的正上方后竖直下降，在距离月面较近时提前关闭主发动机，然后利用着陆腿的缓冲实现软着陆。

看点二：着陆缓冲“显身手”落月的关键在于平稳二字。嫦娥五号着陆上升组合体在落月时，撞击月面会形成较大的冲击载荷，必须设计相应的着陆缓冲系统，吸收着陆的冲击载荷，保证探测器不翻倒、不陷落，这是落月的技术难题之一。着陆缓冲机构，通俗地说，就是嫦娥五号的“腿”。与嫦娥三号的着陆缓冲设计方案相比，由于任务难度增加，嫦娥五号任务的着陆缓冲能力要求提高了30%，但机构重量指标却减少了5%。嫦娥五号的“腿”继承了嫦娥三号、嫦娥四号的良好基因，具有完全自主知识产权的“偏置收拢、自我压紧”式方案，保证收拢简单、展开可靠，解决了着陆缓冲、着陆稳定性等多方面问题，确保嫦娥五号稳定可靠地完成与月球的“亲密拥抱”。

看点三：“天黑请闭眼”在降落的过程中，嫦娥五号着陆上升组合体距离月面较近时，主发动机会激起月尘，容易触发月尘污染星敏感器，从而影响上升器后续的月面起飞。为了不让月尘“迷了上升器的漂亮眼睛”，科研人员特别设计了一个盖子。在距离月面一定的高度时把星敏感器的镜头盖起来，待落月之后月尘散去，再通知星敏感器把盖子打开，这一睁一闭之间，着陆器和上升器组合体已经顺利着陆在月亮之上。这一过程被科研人员亲切地称为“天黑请闭眼”。

看点四：定向天线“一线牵”落月牵动着国人的心。38万公里外的嫦娥五号正经历着什么样的考验？所有的讯息，都需通过着陆上升组合体的一口小小的“锅”来传送遥测数据。这个“小锅”就是定向天线——把探测器上的数据传输到地面的发射转换装置。从月球把数据发送回地球，通信的距离相比地面手机通信远了几万倍，这就需要采取特殊的对地定向天线来发送数据。科研人员设计的定向天线包含了反射面天线辐射器、双轴驱动机构。为了使整器减重，此款反射面天线极致轻量化设计，相比同类天线减重40%以上，既轻便又可靠。中国航天科技集团五院专家表示，双轴驱动机构就像人的肩关节、肘关节，驱动反射天线辐射器灵活地转动，确保“小锅”始终对准地面，向地球传送嫦娥五号落月的遥测数据。

2020年12月2日

22时，经过约19小时的月面紧张工作，嫦娥五号按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。

通过“表取”和“钻取”两种“挖土”模式，这台中国“最强挖掘机”在全国人民的“云监工”下，顺利完成月球表面自动采样。

嫦娥五号任务是中国目前技术难度最大、系统组成最复杂的航天任务之一。成功着陆在月球后，嫦娥五号探测器将“使出浑身解数”采集约2千克月球样本，实现中国首次地外天体采样。

科研人员为嫦娥五号精心设计了两种“挖土”模式：钻取和表取。探测器随身携带了钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等“神器”，将采取深钻、浅钻，以及“铲土”“挖土”“夹土”等方式，采集“月壤”，并进行密封封装。

根据日、地、月的运动关系，以及工程各种约束条件，嫦娥五号任务的总周期是22至23天，各环节环环相扣。此次任务将创造五个“中国第一”。一是地外天体的采样与封装，二是地外天体的起飞，三是月球轨道交会对接，四是携带样品高速地球再入，五是月球样品的分析和研究，这在我国都是首次。

2020年12月3日

23时10分，嫦娥五号上升器月面点火，约6分钟后顺利将携带月球样品的上升器送入到预定环月轨道，成功实现我国首次地外天体起飞。

没有一马平川的起飞地，没有成熟完备的发射系统。嫦娥五号月面起飞可谓困难重重，不确定性极大，但在航天科技人员的精心控制和引导下，完成了这一载入中国航天史册的壮举。

2020年12月6日

5時42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接，并将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接。

这份中国最远的“宇宙快递”，在21秒内完成一“抱”一“抓”、用一次堪称“教科书式的对接”，顺利完成了月球样品的转移和接力，让历经千难万险采集到的月球样品，一气呵成踏上来地球的路。

2020年12月6日

12月17日凌晨，内蒙古四子王旗。在闯过月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个难关后，历经重重考验的嫦娥五号返回器携带月球样品，成功返回地面。

回顾嫦娥五号这举世瞩目的23天，人们一面为它惊险的太空之旅捏一把汗，一面为它不断传回的一条条捷报而欣喜和感动。人们将永远铭记，2020年底这次意义非凡的太空之旅。

（编辑/高纬时）