嫦娥奔月　亦思凡間

康犖

2020年12月4日，國家航天局公布探月工程“嫦娥五號”探測器在月球表面展示國旗的照片?！版隙鹞逄枴敝懫骱蜕仙鹘M合體全景相機環拍成像，五星紅旗在月面成功展開，此外圖像上方可見已完成表取采樣的機械臂及采樣器。

2020年12月17日，“嫦娥五號”成功返回地球，隨之而來的還有將近2公斤的“月球紀念品”?！版隙鹞逄枴痹虑蛱綔y衛星，是我們探月工程“繞、落、回”三步走戰略的收官之作。“嫦娥五號”的主要任務，就是登陸月球，采集月壤標本并帶回地球。

此時此刻，此次帶回的月壤樣品中的100克正在國家博物館展出。當我們如此近距離地與這些來自月球的禮物面對面，被置于特制水晶容器中的月壤似乎在無聲講述著一個遙遠的故事，令人無比振奮和為之神往。

古今中外都或多或少地有著一些關于月亮的傳說，總能引發人們無限的想象。不論何時何地，人類從來沒有放棄過對月亮的探索。第一顆人造衛星被成功送上外太空的喜悅，更是進一步加快了人們對于月球探索工程的步伐。作為圍繞地球始終運轉不停的衛星，人們總想知道它的過往和未來。

2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。從“嫦娥一號”到“嫦娥五號”，從“玉兔號”月球車首次在月球上行走，到“嫦娥四號”首次成功月背軟著陸，再到1731克月壤被成功帶回地球，探月工程的實施，讓我們對月球的了解逐步深入。2020年12月17日，在“嫦娥五號”凱旋這一中國探月里程碑時刻，由中國航天人書寫的《月背征途：中國探月國家隊記錄人類首次登陸月球背面全過程》一書也正式上市，并于北京航天城舉辦了新書發布會。在活動現場面對媒體記者，中國工程院院士、中國探月工程總設計師吳偉仁，中國科學院院士、中科院空間科學與應用中心主任王赤，北京航天飛行控制中心主任李劍對“嫦娥五號”任務圓滿完成感慨萬分。隨著探月工程的逐步實施，中國航天事業不斷在太空刷新高度，開啟新篇章，“嫦娥奔月”的神話正一步步照進現實。

2020年12月3日，在北京航天飛行控制中心拍攝的“嫦娥五號”上升器飛行過程。新華社記者金立旺攝

五項“中國首次”

2020年12月17日凌晨1時59分，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品成功著陸，任務獲得圓滿成功。過去的23個日夜，“嫦娥五號”完成了1次對接、6次分離，兩種方式采樣、5次樣品轉移，經歷了11個重大階段和關鍵步驟，環環相連、絲絲入扣。12月17日下午，國新辦舉行新聞發布會，介紹探月工程“嫦娥五號”任務有關情況并答記者問。

據國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華介紹，“嫦娥五號”任務創造了五項中國首次：一是在地外天體的采樣與封裝;二是地外天體上的點火起飛、精準入軌;三是月球軌道無人交會對接和樣品轉移;四是攜帶月球樣品以近第二宇宙速度再入返回;五是建立我國月球樣品的存儲、分析和研究系統。

“此次任務的成功實施，是我國航天事業發展中里程碑式的新跨越?！眳瞧G華說，這標志著我國具備了地月往返的能力，實現了“繞、落、回”三步走規劃完美收官，為我國未來月球與行星探測奠定了堅實基礎。

以“嫦娥五號”任務圓滿成功為起點，我國探月工程四期和行星探測工程將接續實施。目前，首次火星探測任務“天問一號”正在“奔火”的征程中;嫦娥六號、七號、八號，小行星探測、火星取樣返回、木星系探測等工程任務也將按計劃陸續實施。

1731克月壤

“嫦娥五號”探測器返回艙安全著陸，帶回了1731克的月球樣品，首次實現了我國地外天體采樣返回。2021年2月27日，我國“月球樣品001號”在中國國家博物館展出，100克月壤近距離地展示在公眾面前。

所謂的月壤其實是一層沙，或許叫月沙可能更準確，它幾乎完全是由天體撞擊作用形成的。體積較大的基巖在小天體的撞擊作用下，不斷打碎、混合和翻動，最終在月球表面形成了一層數米到十幾米厚的沙土層。此前“嫦娥五號”帶回的月壤樣本首次公開亮相，公開展示的圖片顯示，將“嫦娥五號”月壤顆粒放大數十倍后，可以發現含有褐色、黃色等顏色的“玻璃”以及橄欖石、斜長石、輝石等成分。

此次在月壤中發現“玻璃”的存在，許多人心生疑惑：玻璃是怎樣形成的？自然界的玻璃與我們平日了解的玻璃一樣嗎？

其實，月壤中發現“玻璃”并不奇怪。通過望遠鏡，我們能看到月面上布滿了大大小小的環形山，這些環形山大多是由早期小行星撞擊而成。月球由于沒有大氣層的保護，這些小天體撞擊月面的速度高達每秒十幾公里到幾十公里不等，撞擊產生高溫高壓，能夠熔融二氧化硅，產生大量的天然玻璃狀物質。其實，目前月球仍然時而遭受小行星的撞擊，只不過頻率不如早期高，但每次撞擊都會產生玻璃狀物質。雖然月面各處的月壤成分有些差別，但幾十億年下來，整個月壤中普遍含有玻璃狀物質。

值得一提的是，此次我們自己從月球采回來1731克月壤樣品，是從月球“風暴洋”北部呂姆克山脈附近采集的，這個地方其他國家從未到訪過，該地存在大約13億至20億年前的玄武巖，獲得這些年輕玄武巖的同位素年齡，將有助于推進對月球火山活動和演化歷史的認識。

月背征途

2020年12月17日，在“嫦娥五號”凱旋這一中國探月里程碑時刻，由中國航天人書寫的《月背征途：中國探月國家隊記錄人類首次登陸月球背面全過程》一書也正式上市，并于北京航天城舉辦了新書發布會。在活動現場，中國工程院院士、中國探月工程總設計師吳偉仁，中國科學院院士、中科院空間科學與應用中心主任王赤，北京航天飛行控制中心主任李劍對“嫦娥五號”任務圓滿完成感慨萬分。

吳偉仁院士說道：“探月工程是一個龐大的系統，飛控團隊是其中非常重要的一環。從2004年探月工程立項至今，我們一起走過了16年崢嶸歲月，從嫦娥一號、二號、三號、再入返回飛行試驗，嫦娥四號，如今又有嫦娥五號攜帶月壤平安歸來，嫦娥工程取得了六戰六捷，每一次成功都凝聚著所有探月人的心血和汗水。作為這段歷史親歷者，我與大家共同經歷了這段不平凡的歲月，那些激動人心的瞬間、難以忘懷的故事，應該被歷史記錄下來，為人們所熟知?！?/p>

“宇宙是人類想象力的搖籃，也是科學發展的起點。古今中外，無數科學先驅為探索宇宙的奧秘耗盡了畢生的心血。而今，得益于航天事業的快速發展，我們這一代中國科學家實現了九天攬月的夢想，在地外天體研究領域占據了一席之地，這是多么偉大的成就、這是多么難得的跨越?！蓖醭嘣菏縿t表示，“翻開這本《月背征途》，我看到了‘玉兔二號代表中國航天人在月背留下的堅實足跡，我回憶起了無數個我們為之奮斗的日日夜夜和并肩戰斗的點點滴滴。從‘奇緣探測到月壤紅外光譜分析，‘玉兔二號的科學探測結果讓中國的科學家們有機會向全世界展示中國航天的強大實力，取得的一系列成果引起了世界科學界的震驚和贊譽。如果說‘嫦娥四號彰顯了不同凡響的中國風采、中國力量，那么這本《月背征途》就是一代探月人的成長史、成績單?！?h3>星辰大海 永不止步

中國探月工程進程

2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”?！版隙鸸こ獭狈譃椤盁o人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個階段。2007年10月24日18時05分，“嫦娥一號”成功發射升空，在圓滿完成各項使命后，于2009年按預定計劃受控撞月，為我國月球探測的一期工程畫上了圓滿句號。2010年10月1日18時57分57秒，“嫦娥二號”順利發射?！版隙鸲枴敝饕蝿帐谦@得更清晰、更詳細的月球表面影像數據和月球極區表面數據，進一步探測月球表面元素分布、月壤厚度、地月空間環境等。目前“嫦娥二號”也已圓滿并超額完成各項既定任務。2013年12月2日凌晨1時30分，“嫦娥三號”在四川省西昌衛星發射中心發射?！版隙鹑枴睌y“玉兔號”月球車首次實現月球軟著落和月面巡視勘察，并開展月表形貌與地質構造調查等科學探測。

“嫦娥四號”是“嫦娥三號”的備份星?！版隙鹚奶枴比蝿帐状螌崿F了在月球背面軟著陸，中國成為了世界上第一個成功實現月背軟著陸的國家，“玉兔二號”則開啟了全新的月球背面探險之旅。

2020年11月24日4時30分，中國文昌航天發射場，長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程“嫦娥五號”探測器，火箭飛行約2200秒后，順利將探測器送入預定軌道，開啟中國首次地外天體采樣返回之旅。12月1日，“嫦娥五號”探測器成功在月球正面預選著陸區著陸?！版隙鹞逄枴敝饕茖W目標包括對著陸區的現場調查和分析，以及月球樣品返回地球以后的分析與研究。

2020年12月17日，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品，采用半彈道跳躍方式再入返回，在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸，成功帶回1731克月壤。自此，中國探月工程圓滿完成了“繞、落、回”三步走戰略，為未來開展月球和行星探測奠定了堅實基礎。

“嫦娥五號”返回器和降落傘原件等亮相國家博物館

2021年2月28日，北京，“嫦娥五號”返回器和降落傘原件亮相國家博物館。

“嫦娥五號”返回器和降落傘原件

“嫦娥五號”上升器模型和“嫦娥五號”軟著陸模型

“嫦娥五號”軌道器模型

月球樣品密封裝置

“嫦娥五號”探測器表取機構

《月背征途》

《月背征途》是北京航天飛行控制中心編寫的圖書。2020年12月17日凌晨，“嫦娥五號”順利從月球“載土”歸來，這標志著中國探月計劃“繞、落、回”三步走戰略圓滿收官。在這一中國探月工程里程碑時刻，由“嫦娥五號”控制任務操作團隊——北京航天飛行控制中心編寫的《月背征途》在北京航天城正式發布。

《月背征途》的編寫歷時近兩年，記錄了人類首次登陸月球背面全程，并首次公開大量珍貴圖片。月球車的“身體結構”是怎樣的、“玉兔”在月背如何“睡覺”“行走”“吃飯”、月球坑中隱藏著哪些神秘物質……這些問題都可在書中找到答案。《月背征途》還是一部通俗易懂的航天科普讀本，詳實介紹了從“嫦娥一號”到“嫦娥四號”，從月球車工作原理、地外天體遙操作技術到駕駛員的修煉過程，從“鵲橋”中繼星的發射定點到月球背面著陸點選擇，從一波三折的降落過程到“南征北戰”一次次月面涉險探測歷程。

《月背征途》書摘

北京航天飛行控制中心主任 李劍

離2007年“嫦娥一號”發射已經過去13年了，真正促使我們寫這本書的卻是“玉兔二號”在月球背面的軟著陸，這是一個開創人類歷史新紀元的事件。作為10多年探月歷程的親歷者，大家都有這樣一種沖動，就是一定要把這10多年的歷程寫出來。一位航天老專家曾經對我說，要把航天飛控由技術變成“藝術”。他所說的“藝術”是指要把航天器的飛行控制做得出神入化，而我們現在要做的是把“藝術”變成文學，讓更多的人走近中國航天飛控中心，了解中國探月工程。

中國的探月計劃在2000年寫入了《中國的航天》白皮書，按照“繞、落、回”的“三步走”戰略實施。“繞”的目標是發射環月探測器，對地月轉移軌道設計及月球捕獲控制技術進行驗證，同時對月球表面進行拍照詳查，為后續降落月面做好準備?！奥洹钡哪繕耸鞘褂弥懫髟谠虑虮砻鎸崿F軟著陸，釋放月球車，進行月球表面遙操作和巡視勘測?！盎亍钡哪繕耸遣杉氯罉悠?，并帶回地球。這三個階段逐步進行，難度也越來越大。

探月工程是一項復雜的系統工程，航天器、運載火箭、發射場、測控通信、回收著陸和科學應用系統都起著至關重要的作用。探測器飛行控制工作，是這項復雜航天任務中一個至關重要的環節。運載火箭發射升空并將探測器送入預定軌道后，后續全部飛行過程和科學探測工作都要靠飛行控制來完成。有些深空飛控任務要持續數年甚至數十年，所以航天專家們常常會說“成功在飛控，關鍵在飛控”。

控制航天器脫離地球引力，進入月球軌道是完成月球探測的一個重要前提，這需要把探測器精準地送入地月轉移軌道。當然，最關鍵的是月球捕獲和動力下降控制，在月球采樣返回任務中，還要完成月面起飛、月球軌道交會對接和月地轉移等更為復雜的控制。這給飛控中心的軌道計算和軌道控制人員帶來了很大的挑戰，不僅要完成高精度的軌道確定工作，還要設計出最省燃料、最為安全的軌道，為確保發生故障情況下仍能夠完成飛控任務，在準備正?？刂品桨傅耐瑫r，飛控中心還要準備多種預案，確保在緊急情況下能夠完成軌道重構和應急控制。

《月背征途》的第1章，對從“嫦娥一號”到“嫦娥三號”的飛控任務進行了簡要回顧。從2007年的“嫦娥一號”，到2010年的“嫦娥二號”，飛控中心控制衛星繞月飛行720天、8489圈，獲取了2800余圈高清月球表面圖像，為后續月面著陸做好了準備。2013年的“嫦娥三號”是我國首次在月球表面實現軟著陸，著陸器采用了最新研制的7500牛變推力發動機，一次制動就能夠進入環月軌道，這給飛行控制帶來了更大的難度和風險。月面遙操作也給飛控中心帶來了很大的挑戰。當然，由于月面復雜環境的影響，“玉兔一號”在月面只行走了114.8米，這給飛控人員留下了很大的遺憾，然而，他們沒有放棄努力，一直在尋找下一次機會。

1.“玉兔二號”回望“嫦娥四號”2.“嫦娥四號”地形地貌相機拍攝的“玉兔二號”正面圖像3.“玉兔二號”回望車轍4.“玉兔二號”月面勘察全景圖像5.“嫦娥四號”地形地貌相機360度環拍的月背全景圖6.“玉兔二號”全景相機拍攝的“嫦娥四號”圖像7.“龍潭”撞擊坑全景圖8.雙分辨率相機拍攝的地月合影9.“兩器互拍”成功時的飛控大廳10.專注分析的駕駛員們

月球車駕駛員是飛控中心一個很特別的飛控崗位，本書通過長達一年多的跟蹤，收集了大量他們在學習、訓l練和實際操作月球車中的經歷和體會，力圖通過他們的視角向讀者展現月面駕駛這一特殊任務和完成這一任務所需的特殊技能。我們用“月面開車：駕駛員的修煉”一章，對月球車的構成、遙操作中主要技術的基本原理和月面科學探測的基本方法進行了介紹，同時對飛控中心的軟件系統是如何設計研制并運行的向大家做了一個簡要說明。

當然，本書的重頭戲還是人類探測器首次在月球背面軟著陸。2019年1月3日“嫦娥四號”代表全人類來到了月球背面。本書對月球中繼衛星的發射過程和驚心動魄的72小時月球背面著陸進行了全面回顧。月球中繼星是實現月球背面軟著陸的關鍵，在20侶年5月21日發射后，飛控中心歷時25天，用5次精確的軌道控制將中繼星捕獲在Halo軌道上，為月球背面數據通信創造了條件。月球背面的可選著陸區域很多，為什么選擇馮-卡門撞擊坑？主備兩個著陸區怎么使用？如何在中繼星的支持下實現月面軟著陸？書中都會給出答案。

最精彩的部分應該是第5章“月背征途：‘玉兔二號駕駛日記”了，這一章以飛控中心月球車駕駛員的視角，使用大量拍攝的月球表面的真實圖像（很多是首次發表），記錄了“玉兔二號”從2019年初開始的第1個月晝到第23個月晝，在月面生存659天、行走565.9米所經歷的事件和科學探測獲得的驚人發現。這里面有突破“玉兔一號”的行走記錄、探測月球表面神秘石塊、發現神秘膠狀物、成為人類在月球上工作最久的月球車等精彩而有趣的故事。

最后，我們也對中國航天未來將實施的月球永久陰影區探測任務和小行星采樣返回等深空探測任務進行了展望?！坝裢枚枴敝两袢匀辉谠虑虮趁嬲９ぷ?，在駕駛員的精心呵護下，不斷前行，每個月都給我們帶來新的發現和驚喜，它走出的每一步、拍攝的每一張照片、獲取的每一個數據都是在創造人類征服太空的奇跡，我們的駕駛員們一定會用不懈的努力，讓這史詩般的月背征途走得更加精彩！