探月“征途” 逐梦星辰

崔鑫　钱航

嫦娥五号的整体结構就像一串糖葫芦，从上往下依次是上升器、着陆器、返回器和轨道器，重达8.2吨，整体高度约7.2米，相当于两层楼高。

2020年11月28日嫦娥五号在完成两次轨道修正后，正式进入环月轨道飞行，此后会进行一系列堪比体操世界冠军的高难度飞行动作。

整体过程可分为：由中国新一代大型运载火箭长征五号“胖五”来发射；然后轨道器和返回器组合体绕月飞行，分离出的着陆器和上升器组合体在月面降落；着陆器用所搭载的采样装置在月面采样后，装入上升器所携带的容器里；随后上升器从月面起飞，与轨道器、返回器组成的组合体进行交会对接，把采集的样品转移到返回器后分离；轨道器、返回器组合体飞向地球，在距离地面几千千米时分离，最后返回器回到地球。

半弹道跳跃式示意图（绘图/ 周游）

此次任务实现了中国开展航天活动以来的4个“首次”：首次在月球表面自动采样，首次从月面起飞，首次在38万千米外的月球轨道上进行无人交会对接，首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

在嫦娥五号之前发射的嫦娥系列探测器“购买”的都是“单程票”，它们或是在完成任务后完全脱离月球的引力飞向更加遥远的星际空间，或是永远留在了月球上，而嫦娥五号的返回器却最终安全地返回了地球。

以往中国卫星再入返回，都是在第一宇宙速度（7.9千米/秒）之下进行的。如果以第二宇宙速度（11.2 千米/ 秒）直接进入大气层，这时返回器会因与大气剧烈摩擦程度加大，表面温度也更高， 可能会对嫦娥五号的返回器产生巨大风险。因此必须要对返回器减速。

为解决这个难题，科技人员设计了半弹道跳跃式返回办法，相当于在太空“打水漂”。这个过程中，返回器先进入大气层一定“深度”，并进行一定距离的滑行，再调整返回器姿态，使其再次升高，随着返回器的升高，其速度会在地球引力的作用下进一步降低，在降到第一宇宙速度以下时，返回器再次开始下落。整个“打水漂”过程都是在地面的精确操控下完成的，嫦娥五号返回器最终沿着预先规划好的路线，成功到达降落地点。

月球探测是中国由航天大国向航天强国迈进的标志性和带动性工程。在未来，嫦娥六号将进行月背采样返回，嫦娥七号将勘查月球南极，嫦娥八号发射后将与嫦娥七号组成月球科研站的基本型……嫦娥家族新成员将以何种新“姿态”冲出大气层，远征月球呢？让我们一起拭目以待吧！

（责任编辑 / 张丽静 美术编辑 / 周游）

在月面着陆后，嫦娥五号的着陆器就开始了为期2 天的月面工作，但实际采集样品时间只有19个小时。整个采集过程中，最关键的操作是对月壤的自动采样和封装。能带回多少样品，能否保持样品无污染、高质量，全在此一举。

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月面采样面临诸多的困难，不仅要考虑当时的测控、光照条件、电源、热控等各种约束，而且着陆后着陆器是不能移动的，钻取采样装置正下方的地面是松软的土壤还是坚硬的岩石，在着陆前一切都是未知数。

航天设计师们设计了两种“挖土”模式：钻取和表取。钻取是利用钻头钻进月表2 米深处，采集深层样品；表取是在降落点附近月球表面多点采样，采集月表样品。