『嫦娥五号』月球『挖土』去了 昨成功发射 开启我国首次地外天体采样返回之旅
嫦娥五号探测器在月面工作示意图
11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器
昨日凌晨4时30分
我国长征五号遥五运载火箭将“嫦娥五号”探测器发射升空
开启我国首次地外天体采样返回之旅
11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，火箭飞行约2200秒后，顺利将探测器送入预定轨道。有业内专家表示，嫦娥五号月球采样返回任务，完全可以看做是无人版的“阿波罗登月”：它开启了我国首次地外天体采样返回之旅，堪称真正意义上的“九天摘月”。
据报道，北京时间11月24日22时06分，嫦娥五号探测器3000N发动机工作约2秒钟，顺利完成第一次轨道修正，继续飞向月球。
嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，在经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆，按计划开展月面自动采样等后续工作。
“嫦娥五号”将实现中国航天史上首次在月球表面自动采样，首次从月面起飞，首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接，首次携带月壤以接近第二宇宙速度返回地球。任务圆满完成后，我国将成为世界上继美、苏之后第三个实现月球采样返回的国家。同时，也是工程难度最大、技术难度最高、关键环节最多的深空探测任务。综合新华社等
为什么受关注？为什么要挖2千克月壤？又有什么样的难点……
关于嫦娥五号的四点疑问
1.为什么发射要选在凌晨？
为什么嫦娥五号要选择凌晨升空？中国航天科技集团一院总体部设计师钱航表示，要在满足地球与月球位置关系的限制、火箭射向和滑行时间的约束、探测器地月转移时间、返回器再入航程等条件下，选择最合适的发射时间，也就是确定火箭的发射窗口，凌晨发射最有利于奔月轨道的设计。此外，长征五号选择在凌晨飞向宇宙，此时地球正好把太阳光直接遮蔽住，避免了过多太阳辐射的影响。凌晨天气状况比较稳定，云层更少，有利于火箭发射及信号的传播。同时可更好地利用望远镜等天文设备，对观察到的发射情况做出总结。
2.为啥这么引人关注？
我国探月工程自2004年1月立项并正式启动以来，已连续成功实施嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、再入返回飞行试验和嫦娥四号等五次任务。
既然已经上去4个“嫦娥”了，那么，为什么嫦娥五号的发射还这么引人关注呢？国家航天局探月与航天工程中心副主任、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇表示，嫦娥五号任务“既是收官之作，更是奠基之作。”它是我国探月工程“绕、落、回”三步走中“回”这一步的主任务，要实现月球表面采样返回，相比我们已经实施的绕月探测、落月探测来说，是一次新的、更大的技术跨越。而且，嫦娥五号与以往四个“嫦娥”不同，它不再是一去不复返，而是要带着月壤返回地球。
3.为什么要去月球“挖土”？
月壤对地球人来说蕴藏着巨大的科学价值。苏联月球16号探测器从月球取回了101克的样本，月球20号探测器和月球24号探测器则分别采集到了55克与170克样品。1969年7月至1972年12月间，美国通过阿波罗11号到阿波罗17号载人飞船实施了7次载人登月任务，除了阿波罗13号因发生故障中途返回，其余6艘飞船皆完成登月，成功将12名航天员送上月球，共带回月壤和月岩样品约382千克。1978年5月，美国送给中国一块1克重的月球岩石样品，国家决定一半用于科研、一半向公众展出。“我们这次的目标是带回约2千克月壤。采到样品返回地球，就是成功。”裴照宇说。
“月球是我们地球的唯一天然卫星，更是我们地球的战略制高点。”中国探月工程三期总设计师胡浩认为，“月球的位置、环境、资源都非常独特，不光是对航天技术、科学认识的后续发展，包括对经济社会建设的后续发展，都有十分重要的意义。”
4.创下四个“首次”
嫦娥五号为啥“步步惊心”？
嫦娥五号将有望实现中国航天史上的多个“首次”。每个“首次”都是全新挑战，每一步都“步步惊心”。
首次月面自动采样，两种“挖法”齐上阵 这个阶段，嫦娥五号将在月面选定区域着陆，并使出浑身解数采集月壤。设计师们精心设计了两种“挖土”模式：钻取和表取。当顺利软着陆在月球表面，嫦娥五号就开始了为期约2天的月面工作。“只有一次机会！”中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢介绍,“我们将可能遇到设备故障、突发情况等诸多风险，对月壤状况也不知情。为了避免各种意外，在地面上进行了无数次试验，反复调教机械臂。”
首次月面起飞上升，全靠嫦娥五号“自己完成”当完成月面工作后，嫦娥五号就要回家了，但带着月壤回来可不容易。运载火箭在地面起飞有一套复杂的系统和庞大的地面队伍作保障，而月面起飞完全不同，没有一马平川的起飞地，更没有成熟完备的发射系统。“着陆器就相当于上升器的发射塔架，月球表面环境复杂，着陆器不一定是四平八稳的状态，这就给月面起飞带来更大的挑战。此外，这一切都要靠嫦娥五号自己在38万公里之外的月球上独立完成，难度和风险可想而知。”彭兢说。
三是首次实现月球轨道交会对接，“千里穿针、一气呵成”当着陆器托举上升器实现月面起飞上升后，嫦娥五号便开始飞奔。但仅靠上升器是不可能实现返回地球的，它需要飞到月球轨道上，在这里与轨返组合体交会对接。在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接不仅在我国尚属首次，也是人类航天史上的首次。为什么不采用地面指挥？因为从月球单边发出一条信息，需要1.3秒，传回地球，又是1.3秒，很浪费时间。设计师们为嫦娥五号精心设计了交会、对接、样品转移、组合体运行、轨返组合体与对接舱分离等一系列关键动作，助推嫦娥五号实现对接。“难度是千里穿针，要求一气呵成。”中国航天科技集团八院嫦娥五号轨道器技术总负责人查学雷说。
四是首次带月壤返回地球，打一个“太空水漂”当返回器带着月壤，自38万公里远的月球向地球飞来，这时它的飞行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度，而一般从近地轨道返回的航天器速度大多为每秒8公里的第一宇宙速度。“可别小看了这每秒3公里的差别，就好像扔石头，同一块石头，从一层楼扔下来的速度和从十几层楼扔下来的速度肯定不一样。”彭兢说。为此，嫦娥五号探测器的设计师们创新提出了半弹道跳跃式再入返回技术方案，就像“在太空打水漂一样”，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。综合新华社等 新华社记者 杨冠宇 摄
>>陕西力量
陕西科技全方位助力“九天摘月”
位于西安的中国航天科技集团六院、五院西安分院、四院、九院771所，以及西安卫星测控中心等单位，都在嫦娥五号的发射中承担了重要职责，提供了全方位助力。
六院为火箭和探测器研制的107台发动机，为“嫦娥五号”76万多公里的地月往返漫漫征程提供了所有动力，其中用于嫦娥五号着陆与返回的三套推进分系统，由77台大小不同、性能各异的轨姿控发动机组成。
据五院西安分院专家介绍，相比嫦娥三号、嫦娥四号任务，五院西安分院不仅对嫦娥五号配备的微波测距测速敏感器、测控天线、数传子系统进行了升级，还新研制了交会对接微波雷达，帮助“五妹”的轨道器和上升器实现交会对接，为她实现“绕、落、回”全程护航。能否安全着陆于月球表面，是任务的关键一步，西安分院为“五妹”研制的微波测距测速敏感器，相当于在着陆器上安装了一部“泊车雷达”。“这部雷达在着陆器距离月球表面15公里时正式开始工作，主要任务是测量着陆器与月球表面的距离以及着陆器下降的速度，并快速向上升器的制导、导航与控制分系统（GNC分系统）提供相关信息，以便于着陆器判断降落的落点和速度。”西安分院微波测距测速敏感器主任设计师张爱军说。
四院为此次任务火箭系统提供了正推火箭、消氢点火装置、碳/碳密封环等产品；为嫦娥五号探测器提供了表采机械臂关节电机组件、单元推力器组件和特种压力传感器。四院401所研制的表取采样关节用电机组件为首次“挖土”这一关键步骤的实施提供了技术支持，4台电机组件分别安装在着陆器机械臂关节内，为“挖土铲”提供灵活动力。
长征五号遥五运载火箭能够稳定飞行，离不开九院771所研制的箭载计算机。它相当于火箭的“大脑”，可以有条不紊地完成箭体参数录取、飞行轨迹误差修正，以及控制指令输出等多项复杂的控制任务。此外，771所还为嫦娥五号探测器上升器、返回器数管分系统的综合管理单元研制了核心部件——CPU模块，它是综合管理单元的“大脑”，是上升器、返回器的控制源头。华商报记者 马虎振
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