嫦娥家族中的“挖土小天才”

嫦娥五号归来，一夜之间这个“平平无奇”的挖土小天才成了航天家族中的大明星！它到底有哪些惊世绝技呢？本期我们就通过嫦娥五号的九大高光时刻，了解一下中国最高超的挖土技术！

嫦娥五号轨道器任务徽标

圖片来源：Loren Roberts NASA（毛新愿改编）

四器联合·无人探月技术的极致

在嫦娥五号之前，只有美国和苏联从月球带回过月壤，美国在1969—1972年使用的阿波罗载人飞船是由服务舱、返回舱、登月舱上升级和下降级四个部分组成的;1976年，苏联使用的月球24号探测器主要由上升级、返回器和下降级三部分组成。而此次，嫦娥五号探测器是由轨道器、返回器、着陆器和上升器四个部分组成的。轨道器主要负责往返月球期间的动力、能量、通信和交会对接任务等;返回器负责保管月壤样本，携带月壤重返地球并被安全回收;着陆器负责携带上升器降落月球表面，完成月面打钻采样、机械臂抓取采样和相关科研任务;上升器负责携带收集到的月壤样本，离开月球表面，与轨道器再次对接，并将月壤转移至返回器中。

可以说，嫦娥五号有点儿像阿波罗登月飞船的无人缩小版，技术难度远超苏联的月球24号任务。

长征五号·力拔山兮气盖世

嫦娥五号探测器组合体总重达8.2吨，是人类无人探月史上最复杂、最重的探测器。把它发射到38万千米外的月球并非易事，这就需要用到我国目前最为强大的长征五号系列运载火箭。2020年11月24日4时30分，中国文昌航天发射场，870吨重的长征五号气吞山河，将嫦娥五号直送月球。

万里之外·绝世高手凌波微步

嫦娥五号单程需要飞行几十万千米，正如我们驾车时需要不时转动方向盘以保持轨迹不偏一样，嫦娥五号也需要时常进行轨道修正，并检验发动机的工作性能。那如何进行轨道修正、一路上又要修正几次？这都要取决于火箭发射后，嫦娥五号被送入预定轨道，以及其轨道器离开月球轨道时的精度。精度越高，需要的后续修正就越小。这次，火箭和轨道器表现得很完美，所以嫦娥五号往返月球的旅程就变得十分轻松，修正非常简单。整个任务期间，共进行了四次轨道修正，每次修正只劳烦一个发动机工作很短的时间，最短的一次为2秒，最长的一次也不过28秒。

月球着陆·刀尖上的舞者

着陆月球并非易事，嫦娥五号首先需要在38万千米之外的月球上空完成一次分离，着陆器携带上升器择机降落，轨道器携带返回器在月球轨道上静候佳音。随后，着陆器成功完成动力降落、避障、悬停、精避障、缓速降落等过程，稳稳落在吕姆克山附近。这里蕴藏着月球近10亿年地质活动的秘密。

嫦娥五号在月面展开中华人民共和国国旗（模拟图）

采样月壤·五星红旗闪耀月球

为了最大程度获得不同深度、不同形式的月壤样本，嫦娥五号采用了多种机械结构。钻、抓、取、挖，多种方式并用，使嫦娥五号提前获取了足够的样本。最后，它还从身体里“掏”出一面五星红旗。由于使用了特殊材料、四边也都进行了固定，所以这面五星红旗在亮相月球之时展现出了最美的样子。

上升器返回·“嫦娥”告别单程票

2020年，我们目睹了多次火箭发射。但在地球之外的“火箭发射”一年仅有一次，那就是嫦娥五号上升器离开月球时的发射。它以着陆器为“发射架”，成功离开月球表面，将采集到的珍贵月壤样本带离月球。由此，“嫦娥”终于结束了单程旅行的历史，这也是人类时隔44年，再次在月球上执行的“火箭发射”任务。

交会对接·万里之外太空之吻

在地球上，两个距离很远的人想要“接头”，只要打开各自的手机导航就可以了。但由于月球离我们很远，地球上常用的卫星导航系统在月球上根本无法使用。没有导航系统，我们想对嫦娥五号各部分进行高精度定位，并指挥它们进行交会对接就变得极为困难。

轨道器和返回器的组合体围绕着月球运行，上升器携带着样本想与其会合，就要不断调试位置。通过一次次环绕月球运动期间的调试，它们最终在月球上空完成精准对接。上升器将月壤样本成功封装进返回器，最终实现了中国航天的伟大突破。

太空水漂·极限美丽后的精彩

嫦娥五号返回时的速度很快，远超神舟飞船的第一宇宙速度，接近了第二宇宙速度（11.2千米/秒）。它直接冲进地球大气层时产生的巨大冲击和热量，极有可能导致任务在最后阶段出现危险。那该如何解决呢？科学家们想到了打“太空水漂”这个办法。

首先，让嫦娥五号借助在接触大气时产生的强大气动力一跃而起，然后“缓一缓”再落下，这样来回两次“弹跳”，最终安全返回。当然，打“太空水漂”也不是件简单的事。因为大气中各处的空气密度不同，返回器冲进大气的角度和姿态又极难控制，所以为了保证返回器每次冲进大气时不超过自身的耐受极限，“打水漂”的次数和间隔就要经过精确计算，最终才能保证返回器准确落回内蒙古四子王旗着陆场。

成功回收·冰天雪地与谁为伴

进入大气层后，嫦娥五号返回器就要进入最后一步。气动减速、姿态控制、降落伞减速、落到地面、营救搜寻，冰天雪地的四子王旗在2020年12月17日成为全中国最热闹的地方。令人意外的是，第一个欢迎嫦娥五号回家的竟是一只小动物！这只不知“名”的小动物快速从嫦娥五号身边经过，它一定想不到眼前这个庞然大物刚刚完成了一趟遥远的太空之旅。

嫦娥五号返回后，它采集的样本会贡献出中国最先进、最亮眼的天体化学研究成果。嫦娥家族的后辈们也在摩拳擦掌，时刻准备着为中国航天事业再创辉煌！小行星和彗星探测、火星采样返回、木星系统探测，一个个目标正走在实现的路上。同学们，中国航天人正在前方期待着与你们“交会对接”，请记住我们的征途是星辰大海！