探月“征途” 逐夢星辰

崔鑫　錢航

嫦娥五號的整體結構就像一串糖葫蘆，從上往下依次是上升器、著陸器、返回器和軌道器，重達8.2噸，整體高度約7.2米，相當于兩層樓高。

2020年11月28日嫦娥五號在完成兩次軌道修正后，正式進入環月軌道飛行，此后會進行一系列堪比體操世界冠軍的高難度飛行動作。

整體過程可分為：由中國新一代大型運載火箭長征五號“胖五”來發射；然后軌道器和返回器組合體繞月飛行，分離出的著陸器和上升器組合體在月面降落；著陸器用所搭載的采樣裝置在月面采樣后，裝入上升器所攜帶的容器里；隨后上升器從月面起飛，與軌道器、返回器組成的組合體進行交會對接，把采集的樣品轉移到返回器后分離；軌道器、返回器組合體飛向地球，在距離地面幾千千米時分離，最后返回器回到地球。

半彈道跳躍式示意圖（繪圖/ 周游）

此次任務實現了中國開展航天活動以來的4個“首次”：首次在月球表面自動采樣，首次從月面起飛，首次在38萬千米外的月球軌道上進行無人交會對接，首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

在嫦娥五號之前發射的嫦娥系列探測器“購買”的都是“單程票”，它們或是在完成任務后完全脫離月球的引力飛向更加遙遠的星際空間，或是永遠留在了月球上，而嫦娥五號的返回器卻最終安全地返回了地球。

以往中國衛星再入返回，都是在第一宇宙速度（7.9千米/秒）之下進行的。如果以第二宇宙速度（11.2 千米/ 秒）直接進入大氣層，這時返回器會因與大氣劇烈摩擦程度加大，表面溫度也更高， 可能會對嫦娥五號的返回器產生巨大風險。因此必須要對返回器減速。

為解決這個難題，科技人員設計了半彈道跳躍式返回辦法，相當于在太空“打水漂”。這個過程中，返回器先進入大氣層一定“深度”，并進行一定距離的滑行，再調整返回器姿態，使其再次升高，隨著返回器的升高，其速度會在地球引力的作用下進一步降低，在降到第一宇宙速度以下時，返回器再次開始下落。整個“打水漂”過程都是在地面的精確操控下完成的，嫦娥五號返回器最終沿著預先規劃好的路線，成功到達降落地點。

月球探測是中國由航天大國向航天強國邁進的標志性和帶動性工程。在未來，嫦娥六號將進行月背采樣返回，嫦娥七號將勘查月球南極，嫦娥八號發射后將與嫦娥七號組成月球科研站的基本型……嫦娥家族新成員將以何種新“姿態”沖出大氣層，遠征月球呢？讓我們一起拭目以待吧！

（責任編輯 / 張麗靜 美術編輯 / 周游）

在月面著陸后，嫦娥五號的著陸器就開始了為期2 天的月面工作，但實際采集樣品時間只有19個小時。整個采集過程中，最關鍵的操作是對月壤的自動采樣和封裝。能帶回多少樣品，能否保持樣品無污染、高質量，全在此一舉。

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月面采樣面臨諸多的困難，不僅要考慮當時的測控、光照條件、電源、熱控等各種約束，而且著陸后著陸器是不能移動的，鉆取采樣裝置正下方的地面是松軟的土壤還是堅硬的巖石，在著陸前一切都是未知數。

航天設計師們設計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。鉆取是利用鉆頭鉆進月表2 米深處，采集深層樣品；表取是在降落點附近月球表面多點采樣，采集月表樣品。