嫦娥五號旅月日記

2020年11月24日

“5、4、3、2、1，點火！”凌晨4時30分，中國文昌航天發射場。長征五號遙五運載火箭尾焰噴薄而出，閃爍著多彩的光芒映透整個夜空。長征五號全力托舉嫦娥五號向著月球飛馳而去。

早在20世紀初，航天之父齊奧爾科夫斯基夢想乘坐火箭去其他行星，甚至去恒星旅游，由此創立了著名的火箭理論。此后，曾經遙不可及的穹頂再也無法阻止人類的腳步。

從50年前中國成功發射首顆人造地球衛星東方紅一號，到50年后嫦娥五號首次實現我國地外天體采樣返回……“歲月不居，時節如流。”穹頂之上，中國人用一道道壯麗的航跡標注著創新的坐標。

在一份份宏大絢麗的規劃面前，中國航天人并沒有那么多豪言壯語，而是選擇用“繞、落、回”三步走的方案，穩扎穩打地實現自己的探月目標。

經過16年努力，中國探月工程取得了“六戰六捷”的優異成績，不超預算、不降指標、不拖時間，如期完成三步走規劃，圓滿完成我國首次地外天體采樣返回任務，在月球探測領域向全世界交出了一份亮麗的答卷。

如今，嫦娥不但要奔赴月球，還要帶“回”土壤。

2020年12月1日

23時11分，嫦娥五號探測器在月球預選著陸區成功著陸。

落在哪？12月1日22時57分，嫦娥五號著陸器和上升器組合體從距離月面約15公里處開始實施動力下降，7500牛變推力發動機開機，逐步將探測器相對月球速度從約1.7 公里/秒降為零。

期間，嫦娥五號探測器進行快速姿態調整，逐漸接近月表。此后進行障礙自動檢測，選定著陸點后，開始避障下降和緩速垂直下降，平穩著陸于月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區。著陸過程中，著陸器配置的降落相機拍攝了著陸區域影像圖。

月球正面風暴洋相對較年輕，富集鈾、釷、鉀等放射性元素，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。它可以填補科學家對月球火山活動研究的一個重要空白。此前對美、蘇獲取月壤樣品的研究表明，月球上的火山活動在35億年前達到頂峰，然后減弱并停止。但對月球表面的觀測發現，某些區域可能含有最近10至20億年前才形成的火山熔巖，這與嫦娥五號著陸地區的年齡相仿。如果嫦娥五號采回的樣本能夠證實這段時間月球仍在活動，將改寫月球的歷史。

怎么落？在選定呂姆克山脈以北地區作為著陸點后，嫦娥五號著陸上升組合體如何在短時間內完成一系列難度系數很大的動作，穩穩地降落在月球表面？歷經主動減速、快速調整、接近、懸停避障、緩速下降和自由下落段，嫦娥五號這穩穩的一落看似輕盈輕松，卻蘊藏著科研人員的眾多智慧和積淀。

此次嫦娥五號落月有四大看點。

看點一：“選址準、落得穩”嫦娥五號任務的落月和近月制動一樣，有且只有一次機會，必須一次成功。由于涉及采樣后上升器的月面起飛，所以，嫦娥五號落月的過程也是為后續上升器月面起飛選擇“發射場”。相較于嫦娥三號、四號，嫦娥五號對于著陸點的位置精度和平整度方面的高要求是空前的，這需要著陸區域內無太高的凸起、無太深的凹坑，坡度要符合任務要求。為實現“選址正確、落得準確”，嫦娥五號采用了嫦娥三號和四號上應用的“粗精接力避障”方式。著陸上升組合體在飛到距離月面100米時會懸停一下，通過對選定區域拍照，精確識別選好落點。之后，著陸上升組合體再斜向下飛行，邊下降邊注意避障，飛到選定著陸點的正上方后豎直下降，在距離月面較近時提前關閉主發動機，然后利用著陸腿的緩沖實現軟著陸。

看點二：著陸緩沖“顯身手”落月的關鍵在于平穩二字。嫦娥五號著陸上升組合體在落月時，撞擊月面會形成較大的沖擊載荷，必須設計相應的著陸緩沖系統，吸收著陸的沖擊載荷，保證探測器不翻倒、不陷落，這是落月的技術難題之一。著陸緩沖機構，通俗地說，就是嫦娥五號的“腿”。與嫦娥三號的著陸緩沖設計方案相比，由于任務難度增加，嫦娥五號任務的著陸緩沖能力要求提高了30%，但機構重量指標卻減少了5%。嫦娥五號的“腿”繼承了嫦娥三號、嫦娥四號的良好基因，具有完全自主知識產權的“偏置收攏、自我壓緊”式方案，保證收攏簡單、展開可靠，解決了著陸緩沖、著陸穩定性等多方面問題，確保嫦娥五號穩定可靠地完成與月球的“親密擁抱”。

看點三：“天黑請閉眼”在降落的過程中，嫦娥五號著陸上升組合體距離月面較近時，主發動機會激起月塵，容易觸發月塵污染星敏感器，從而影響上升器后續的月面起飛。為了不讓月塵“迷了上升器的漂亮眼睛”，科研人員特別設計了一個蓋子。在距離月面一定的高度時把星敏感器的鏡頭蓋起來，待落月之后月塵散去，再通知星敏感器把蓋子打開，這一睜一閉之間，著陸器和上升器組合體已經順利著陸在月亮之上。這一過程被科研人員親切地稱為“天黑請閉眼”。

看點四：定向天線“一線牽”落月牽動著國人的心。38萬公里外的嫦娥五號正經歷著什么樣的考驗？所有的訊息，都需通過著陸上升組合體的一口小小的“鍋”來傳送遙測數據。這個“小鍋”就是定向天線——把探測器上的數據傳輸到地面的發射轉換裝置。從月球把數據發送回地球，通信的距離相比地面手機通信遠了幾萬倍，這就需要采取特殊的對地定向天線來發送數據。科研人員設計的定向天線包含了反射面天線輻射器、雙軸驅動機構。為了使整器減重，此款反射面天線極致輕量化設計，相比同類天線減重40%以上，既輕便又可靠。中國航天科技集團五院專家表示，雙軸驅動機構就像人的肩關節、肘關節，驅動反射天線輻射器靈活地轉動，確保“小鍋”始終對準地面，向地球傳送嫦娥五號落月的遙測數據。

2020年12月2日

22時，經過約19小時的月面緊張工作，嫦娥五號按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。

通過“表取”和“鉆取”兩種“挖土”模式，這臺中國“最強挖掘機”在全國人民的“云監工”下，順利完成月球表面自動采樣。

嫦娥五號任務是中國目前技術難度最大、系統組成最復雜的航天任務之一。成功著陸在月球后，嫦娥五號探測器將“使出渾身解數”采集約2千克月球樣本，實現中國首次地外天體采樣。

科研人員為嫦娥五號精心設計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。探測器隨身攜帶了鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”，將采取深鉆、淺鉆，以及“鏟土”“挖土”“夾土”等方式，采集“月壤”，并進行密封封裝。

根據日、地、月的運動關系，以及工程各種約束條件，嫦娥五號任務的總周期是22至23天，各環節環環相扣。此次任務將創造五個“中國第一”。一是地外天體的采樣與封裝，二是地外天體的起飛，三是月球軌道交會對接，四是攜帶樣品高速地球再入，五是月球樣品的分析和研究，這在我國都是首次。

2020年12月3日

23時10分，嫦娥五號上升器月面點火，約6分鐘后順利將攜帶月球樣品的上升器送入到預定環月軌道，成功實現我國首次地外天體起飛。

沒有一馬平川的起飛地，沒有成熟完備的發射系統。嫦娥五號月面起飛可謂困難重重，不確定性極大，但在航天科技人員的精心控制和引導下，完成了這一載入中國航天史冊的壯舉。

2020年12月6日

5時42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器返回器組合體交會對接，并將月球樣品容器安全轉移至返回器中。這是我國航天器首次實現月球軌道交會對接。

這份中國最遠的“宇宙快遞”，在21秒內完成一“抱”一“抓”、用一次堪稱“教科書式的對接”，順利完成了月球樣品的轉移和接力，讓歷經千難萬險采集到的月球樣品，一氣呵成踏上來地球的路。

2020年12月6日

12月17日凌晨，內蒙古四子王旗。在闖過月面著陸、自動采樣、月面起飛、月軌交會對接、再入返回等多個難關后，歷經重重考驗的嫦娥五號返回器攜帶月球樣品，成功返回地面。

回顧嫦娥五號這舉世矚目的23天，人們一面為它驚險的太空之旅捏一把汗，一面為它不斷傳回的一條條捷報而欣喜和感動。人們將永遠銘記，2020年底這次意義非凡的太空之旅。

（編輯/高緯時）