嫦娥奔明月

澤一

2007年，嫦娥一號任務(wù)實(shí)現(xiàn)繞月探測，2009年3月受控撞月。

2010年，嫦娥二號驗(yàn)證探月工程二期部分關(guān)鍵技術(shù)，獲得國際最高7米分辨率全月圖和月球虹灣地區(qū)1.5米高分辨率局部影像圖;還飛行至150萬公里遠(yuǎn)的日地拉格朗日L2點(diǎn)進(jìn)行環(huán)繞探測，以及對700萬公里外的圖塔蒂斯小行星進(jìn)行高精度飛越探測，不斷刷新中國高度。

2013年，嫦娥三號成功落月并開展月面巡視勘察，探月工程“繞、落、回”三步走的第二步全面實(shí)現(xiàn)。

2014年，再入返回飛行試驗(yàn)任務(wù)圓滿成功，突破并掌握了航天器以接近第二宇宙速度的再入返回關(guān)鍵技術(shù)。

2018年12月8日，由長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射嫦娥四號探測器，將實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸和巡視探測。

2020年11月24日4時(shí)30分，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)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(yù)定軌道，開啟“探月工程”的第六次任務(wù)。這是長征系列運(yùn)載火箭的第353次發(fā)射，嫦娥五號任務(wù)是探月工程“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略的收官之戰(zhàn)，也是中國航天迄今為止最復(fù)雜、難度最大的任務(wù)之一。

一

“嫦娥五號任務(wù)有望創(chuàng)造多個‘中國首次，如我國航天探測器首次開展在地外天體的采樣與封裝、首次在地外天體起飛、首次開展月球軌道交會對接、首次攜帶樣品高速再入地球等。”嫦娥五號總指揮、總設(shè)計(jì)師楊孟飛說道。

在此次任務(wù)中，嫦娥五號將經(jīng)歷11個飛行階段，20余天的在軌飛行過程，嫦娥五號在月面選定區(qū)域著陸，采集約2公斤月球樣品返回地球，助力深化月球成因和演化歷史等科學(xué)研究。嫦娥五號的主要科學(xué)任務(wù)是開展著陸點(diǎn)區(qū)域形貌探測和地質(zhì)背景勘察，獲取與月球樣品相關(guān)的現(xiàn)場分析數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系;以及對月球樣品進(jìn)行系統(tǒng)、長期的實(shí)驗(yàn)室研究，分析月壤的結(jié)構(gòu)、物理特性、物質(zhì)組成等。

說到采集月壤，過去美國和蘇聯(lián)都搞過無人采樣，也搞過有人采樣。當(dāng)年美國是通過載人登月的方式人工采集，而中國是自動化采集。事實(shí)證明，有人采樣是容易的。到現(xiàn)在為止，全世界人類從月球上拿回來的樣品有370多公斤，其中370公斤是阿波羅宇航員帶回來的，而搞過無人采樣的美蘇加起來，一共帶回都不到半公斤。

回顧幾十年前美蘇兩家太空競賽般的探月史，我們不難發(fā)現(xiàn)，人類渴望到達(dá)月球的愿望竟是那么強(qiáng)烈。最初我們只是遠(yuǎn)距離探索月球：1609年，托馬斯·哈里奧特成為使用望遠(yuǎn)鏡觀測天空并繪制月球的第一人，隨后他完成了首張?jiān)虑虻貓D的繪制;1610年，伽利略在《星際信使》一書中公布了他對月球的科學(xué)觀測……到了20世紀(jì)，人類開始進(jìn)入太空時(shí)代，也邁出了造訪月球的步伐。

在經(jīng)歷許多次失敗后，蘇聯(lián)在1959年1月2日成功發(fā)射月球1號，經(jīng)歷34小時(shí)的飛行之后，從距離月球5965公里的地方掠過。遺憾的是月球1號的撞月目標(biāo)沒有達(dá)成，這一任務(wù)是月球2號在1959年9月14日完成的，它成為人類在外星球?qū)崿F(xiàn)硬著陸的第一個物體。之后，蘇聯(lián)馬不停蹄地實(shí)施了第一次從月球背面拍照的任務(wù)。那個年代沒有數(shù)碼技術(shù)，月球3號就攜帶了老式的照相機(jī)，拍攝后在探測器上顯影，然后用電視攝像機(jī)掃描并把信號傳回地球，最終月球3號獲得了月球背面的圖像。

蘇聯(lián)在月球探索方面取得成就的速度也點(diǎn)燃了美國的斗志，美國先后發(fā)射了先驅(qū)者、徘徊者等探測器，實(shí)現(xiàn)了硬著陸。美蘇在探月方面的競爭，是冷戰(zhàn)時(shí)期太空競賽很重要的一部分。而那時(shí)兩國的運(yùn)載火箭技術(shù)以及空間飛行器技術(shù)都不十分成熟，但是他們通過密度很高的發(fā)射嘗試多次達(dá)到探測目標(biāo)，也得到了十分寶貴和精確的數(shù)據(jù)。人類歷史上地月空間的環(huán)境探測拉開序幕，為后續(xù)的探月任務(wù)打下了基礎(chǔ)。

美國在“水星”計(jì)劃中將航天員送上太空之后，肯尼迪總統(tǒng)宣布了在20世紀(jì)60年代結(jié)束之前實(shí)現(xiàn)載人登月的目標(biāo)。前蘇聯(lián)雖然從未正式公開這一目標(biāo)，但其航天活動也一直在為這個目標(biāo)做準(zhǔn)備。美蘇兩家在60年代近乎比拼一般的嘗試盡管代價(jià)極大、失敗率極高，但卻加深了人類對月球的了解，也為后來的載人登月、月球車、無人采樣返回等任務(wù)鋪平了道路，具有科學(xué)和工程上的雙重意義。

提到人類載人航天史上最宏偉的篇章，就不得不想到美國的“阿波羅”計(jì)劃。1969年7月20日，阿波羅11號終于將阿姆斯特朗和奧爾德林送上月球，實(shí)現(xiàn)了載人登月的偉大壯舉。與美國相比，蘇聯(lián)雖然在探月活動的早期成就輝煌，但由于整體決策晚、計(jì)劃冒進(jìn)、存在大量重復(fù)建設(shè)等等，種種原因?qū)е绿K聯(lián)在太空競賽中敗下陣來。

雖然蘇聯(lián)在載人登月競賽中輸給了美國，但卻成功地實(shí)施了月球車和無人采樣返回任務(wù)，取得的成就對于后來的無人深空探索任務(wù)有著深遠(yuǎn)的影響;盡管陷入越戰(zhàn)泥潭后，美國對“阿波羅”計(jì)劃做了裁剪，并且之后人類再也沒有離開過近地空間，可“阿波羅”計(jì)劃對于人類科技和工程水平的進(jìn)步的確有著巨大的貢獻(xiàn)……

二

我國在探月方面最大的一個特點(diǎn)，是起步比較晚，起點(diǎn)比較高。本世紀(jì)初，我們還只是有地球衛(wèi)星，繞著地球轉(zhuǎn)。2001年，黨中央、國務(wù)院提出一個問題，我們能不能去月球？在那個時(shí)候，全世界已經(jīng)搞了近百次的月球探測，而我們中國還沒有。我們既然要搞，就不能夠跟外國人走過的路一樣，起點(diǎn)高才能追得上。所以，我國2001-2003年間做了一個中國的月球探測的大的規(guī)劃——兩個三步走。從長遠(yuǎn)來說，首先是“探、登、住”——探月球，登上月球和住下來;短期來說，就是“繞、落、回”無人探測，重點(diǎn)放在“繞、落、回”，走完這三步跨度很大，起點(diǎn)也高。在每一項(xiàng)工作當(dāng)中，我們都有中國的元素，中國的創(chuàng)新。隨著嫦娥一號的發(fā)射，我們首發(fā)繞月衛(wèi)星就實(shí)現(xiàn)了繞月探測，而且水平相當(dāng)高。無論從姿態(tài)控制，從載荷的配置，從熱控，等等，都是當(dāng)時(shí)世界上繞月探測的先進(jìn)水平。我們還把嫦娥一號的備份改成嫦娥二號，實(shí)現(xiàn)了嫦娥二號的跨越式發(fā)展。不單把嫦娥一號的技術(shù)水平大大提高，同時(shí)擴(kuò)展任務(wù)也到達(dá)了地月的拉格朗日L2點(diǎn)，又到達(dá)了月球和科考站的位置，實(shí)現(xiàn)了空間天文臺的觀測。

嫦娥一號任務(wù)是我國探月工程的肇始，也是我國邁向深空的第一步，過程中形成的寶貴經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)良作風(fēng)和偉大精神，支撐了后續(xù)嫦娥系列任務(wù)的成功開展，在我國航天事業(yè)發(fā)展史上留下了濃墨重彩的光輝一筆，也必將持續(xù)為我國月球與深空探測事業(yè)的發(fā)展提供精神指引和不竭動力。

很快的我們實(shí)現(xiàn)了嫦娥三號的落月，那也是在上一個世紀(jì)月球探測以后，第一次有飛行器落到月球上，并且實(shí)現(xiàn)了精密的避障，準(zhǔn)確的降落，在月球行走。由于當(dāng)時(shí)嫦娥五號暫時(shí)要放緩腳步，所以嫦娥四號的研制步伐加快了。在經(jīng)過一番爭論以后，決定使它落在了月球的背面。到月球的背面就要解決月球背面的中繼通信問題。這是全世界第一個有月球中繼通信的著陸器，也是第一個落在月球背面的著陸器，至今仍處于良好工作狀態(tài)。所以說，嫦娥四號完全體現(xiàn)了中國的智慧和中國的力量，還有中國人的貢獻(xiàn)。

三

嫦娥五號這次的任務(wù)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)了三大工程目標(biāo)：一是突破窄窗口多軌道裝訂發(fā)射、月面自動采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接、月球樣品儲存等關(guān)鍵技術(shù)，提升了我國航天技術(shù)水平;二是實(shí)現(xiàn)我國首次地外天體自動采樣返回，推動我國科學(xué)技術(shù)重大進(jìn)步;三是完善探月工程體系，為我國未來開展載人登月與深空探測積累重要的人才、技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。在接受新華社訪談時(shí)，主持人谷松向葉培建問到嫦娥五號任務(wù)面臨著哪些巨大困難，他回答說：“太復(fù)雜了，嫦娥四號的任務(wù)已經(jīng)很難了，它要落在月球的背面，但本身對于這個動作來說和嫦娥三號并沒什么區(qū)別，難的是背面的通訊問題。而嫦娥五號就不一樣了，如果說到落為止都和前面嫦娥三號打個平手，那后面的一系列動作我們都是沒做過的。對月球情況不清楚，還要保證采到東西，這個就很難了。采到東西以后，還要從月球起飛上升，我們從來沒有在地外天體上起飛上升過。起飛以后，到了月球軌道，發(fā)射的時(shí)候交會對接又很難，大追小，沒有阻力，碰一下就跑掉了。”

正如葉培建所說，我國現(xiàn)已掌握的地球軌道交會對接采用的小星追大星、用弱撞擊的方式實(shí)現(xiàn)對接不同，嫦娥五號軌返組合體追上升器屬于大星追小星，動能之間很難把握，如果用撞擊的方式對接會把上升器撞飛。所以，嫦娥五號采用的停控加抓取的方式，就是在軌道器追上上升器并以相同速度飛行過程中，從后面 “伸手”牽過上升器之后拉緊，實(shí)現(xiàn)對接。成功引導(dǎo)嫦娥五號實(shí)現(xiàn)首次月球軌道無人交會對接的關(guān)鍵技術(shù)之一是由中國航天科工集團(tuán)有限公司研制的微波雷達(dá)，它是探測器在月球軌道中遠(yuǎn)距離測量的唯一手段。“與近地軌道相比，月球軌道沒有衛(wèi)星導(dǎo)航等服務(wù)資源，微波通信是中遠(yuǎn)距離的唯一手段。月軌環(huán)境更復(fù)雜，要克服月球引力影響，所以自動交會對接對微波雷達(dá)提出的要求極為苛刻。”航天科工二院25所交會對接微波雷達(dá)總工程師孫武介紹。12月6日凌晨，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，并于6時(shí)12分將樣品容器安全轉(zhuǎn)移至返回器中。這是我國首次實(shí)現(xiàn)月球軌道交會對接。從上升器進(jìn)入環(huán)月飛行軌道開始，通過遠(yuǎn)程導(dǎo)引和近程自主控制，軌道器和返回器組合體逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕獲上升器，完成交會對接。12時(shí)35分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體將與上升器分離，擇機(jī)返回地球，標(biāo)志著此次探月任務(wù)已經(jīng)完成了最難階段的任務(wù)，距離圓滿成功只剩下最后一步。據(jù)介紹，嫦娥五號最引人關(guān)注的成就就是從月球帶回2公斤月壤，這是全世界44年以來的第一次，具有重大的科技探索意義，對于未來新一輪的深空探測也有著重大意義。

月球是怎么來的？月球形成的“撞擊假說”認(rèn)為，它形成于一次地球與一個火星般大小的天體撞擊所產(chǎn)生的碎片。月球保存了最早期地球的一些性狀，因?yàn)閺哪壳坝^察，月球上的很多東西和地球一樣。地球也遭受過很多撞擊，但是后面由于地質(zhì)作用都破壞掉了。而在月球上，很多撞擊歷史都被完整保持了下來。另一些人認(rèn)為月球是在宇宙中物體不斷碰撞、凝固形成的。一切只有拿到樣品才能做出科學(xué)判斷，我們有了兩公斤月壤，科學(xué)家便可以做很多很多的研究。

人們的認(rèn)識是一個發(fā)展過程。許多幾百年前人們認(rèn)識的東西，在當(dāng)時(shí)都是無用的，但如今都在改進(jìn)著人們的生活。對此，葉培建說到，自己是個航天人，要仰望星空。我們現(xiàn)在研究月球上有什么元素，都是從地面進(jìn)行觀測，或者是我們衛(wèi)星去月球，繞著月球轉(zhuǎn)。但拿到樣品進(jìn)行研究，同從遠(yuǎn)處看一眼是大不一樣的，所以只有到月球把東西拿回來，我們的科學(xué)家手里才有樣品，才能對月球的構(gòu)造演化，對將來的開采利用有更準(zhǔn)確的科學(xué)判斷。所以說，宇宙我們一定要去，月球就是第一步。

四

中國航天事業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)令世界其他國家刮目相看。與有些國家試圖搶占盡可能多的“月球領(lǐng)土”不同，中國的嫦娥不是“戰(zhàn)神”，而是“和平女神”。中國人的探月工程，是在為人類和平使用月球邁出了新的一步。在不久的未來，模擬載人登月的目標(biāo)也很快會實(shí)現(xiàn)。可以說，嫦娥五號的一小步，可能是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要鋪墊。

“九天攬?jiān)滦呛娱煟呵锢@落回。”2004年國務(wù)院批準(zhǔn)了歐陽自遠(yuǎn)“嫦娥一號”計(jì)劃，16年來，在黨中央、國務(wù)院的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)和親切關(guān)懷下，中國探月工程五戰(zhàn)五捷，碩果累累。“嫦娥”“玉兔”“鵲橋”……賦予了這些名字的大國重器，正在一步步實(shí)現(xiàn)古代人的夢想。中國人用汗水和智慧澆筑一個個豐碑，用理想和情懷丈量一片片星空，邁向星辰大海的步伐必將走得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)。