來源：人民日報(bào) 發(fā)布：2020-11-24 17:07:41
11月24日凌晨4時(shí)30分，中國文昌航天發(fā)射場，又一次“重量級(jí)”發(fā)射舉世矚目。長征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭點(diǎn)火升空，托舉嫦娥五號(hào)探測器至地月轉(zhuǎn)移軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。
這次發(fā)射，是中國探月工程“繞、落、回”三步走發(fā)展規(guī)劃中的收官之作。繼嫦娥一號(hào)任務(wù)實(shí)現(xiàn)繞月探測、嫦娥三號(hào)任務(wù)實(shí)現(xiàn)落月探測之后，嫦娥五號(hào)任務(wù)將實(shí)現(xiàn)月球表面無人采樣返回，標(biāo)志著我國將圓滿完成探月工程“三步走”戰(zhàn)略規(guī)劃。
而且，這一任務(wù)的重大意義，不僅僅是從月球“挖土”回來那么簡單。國家航天局探月與航天工程中心副主任、探月工程三期副總設(shè)計(jì)師、嫦娥五號(hào)任務(wù)新聞發(fā)言人裴照宇表示，嫦娥五號(hào)任務(wù)既是收官之作，又是我國未來月球探測的奠基之作，將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)，是我國航天技術(shù)的一次重大跨越。
那么，嫦娥五號(hào)探測器長啥樣，這一號(hào)稱中國航天史上最為復(fù)雜的任務(wù)有什么特點(diǎn)？經(jīng)社君總結(jié)了幾組數(shù)字，讓你能夠快速認(rèn)識(shí)這位嫦娥“五姐”。
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8200公斤、4器
我國最重的航天探測器
上圖：嫦娥五號(hào)探測器。（圖片來源：中國航天科技集團(tuán)）
嫦娥五號(hào)探測器由四部分組成，從上到下依次是上升器、著陸器、返回器和軌道器，有點(diǎn)像糖葫蘆串在一起。
上圖：嫦娥五號(hào)探測器的四部分。（圖片來源：國家航天局）
中國航天科技集團(tuán)五院、嫦娥五號(hào)探測器系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師彭兢介紹，這四個(gè)器的功能從名字上大致就能理解：上升器主要攜帶樣品從月球表面起飛；著陸器要在月球表面著陸；返回器的功能是攜帶月球的樣品返回地球；軌道器主要承擔(dān)各個(gè)不同的軌道上飛行的功能。
與嫦娥家族的幾位姐姐相比，嫦娥五號(hào)探測器總重量8200公斤，是我國目前發(fā)射的最重的探測器。相比于嫦娥一號(hào)到嫦娥四號(hào)的月球探測器，嫦娥五號(hào)探測器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。嫦娥一號(hào)與嫦娥二號(hào)分別是一顆單獨(dú)的衛(wèi)星，嫦娥三號(hào)與嫦娥四號(hào)也只有一個(gè)著陸器與一個(gè)巡視器。
2
11個(gè)階段、23天
最復(fù)雜、難度最大的航天任務(wù)之一
嫦娥五號(hào)任務(wù)是我國航天領(lǐng)域迄今最復(fù)雜、難度最大的任務(wù)之一。看看它的整個(gè)飛行階段，居然劃分為11個(gè)階段 ！
上圖：嫦娥五號(hào)飛行的11個(gè)階段。（圖片來源：國家航天局）
從任務(wù)的操作來看，包括兩次發(fā)射——地面發(fā)射與月面發(fā)射，兩次著陸——月面著陸與地球著陸，兩次封裝——月面封裝與月軌封裝，一次交會(huì)對接——月軌對接。
這其中，專家給劃出了重點(diǎn)，月面采樣、月面上升、交會(huì)對接、高速再入返回地球是最新、最關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。
那么，嫦娥五號(hào)大概需要多久才能返回地球？
專家介紹，根據(jù)日、地、月的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以及工程各種約束條件，整個(gè)任務(wù)過程大約23天。最終，嫦娥五號(hào)著陸器將降落在我國北部內(nèi)蒙古的四子王旗。這20多天，可以用“步步驚心、環(huán)環(huán)相扣”來形容，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能出差錯(cuò)，才能讓嫦娥五號(hào)順利回家。
3
2天、2千克
或?qū)⒏膶懺虑驓v史
上圖：嫦娥五號(hào)探測器在月面工作示意圖。（圖片來源：國家航天局）
在月球表面“抓把土”是嫦娥五號(hào)探測器的主要任務(wù)?？茖W(xué)家通過研究這些月壤物質(zhì)，既可以了解月球的地質(zhì)演化歷史，也可以為了解太陽活動(dòng)等提供必要的信息。
嫦娥五號(hào)探測器的采樣區(qū)域位于月球正面風(fēng)暴洋西北部。專家將這一區(qū)域形容“年輕的”區(qū)域，此前從未有其他國家的探測器到訪過。據(jù)介紹，此前對美國和前蘇聯(lián)獲取月壤樣品的研究表明，月球上的火山活動(dòng)在35億年前達(dá)到頂峰，然后減弱并停止。但觀測月球表面發(fā)現(xiàn)某些區(qū)域可能含有最近10億至20億年前才形成的火山熔巖，這與嫦娥五號(hào)著陸地區(qū)的年齡相仿。如果嫦娥五號(hào)采回的樣本能夠證實(shí)這段時(shí)間月球仍在活動(dòng)，或?qū)⒏膶懺虑虻臍v史。
落月后，探測器將在月面工作2天，通過機(jī)械臂表取和鉆具鉆取兩種方式，計(jì)劃采集月球樣品約2千克。
事實(shí)上，20世紀(jì)六七十年代，美國和前蘇聯(lián)先后實(shí)現(xiàn)有人和無人月球采樣返回。最近一次月球采樣是由蘇聯(lián)在1976年完成，時(shí)隔上一次人類成功取得月球樣本已經(jīng)過去了44年。如果“嫦娥五號(hào)”任務(wù)成功，中國將成為人類第三個(gè)獲取月球樣本的國家。
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5個(gè)首次
嫦娥五號(hào)創(chuàng)新多
上圖：嫦娥五號(hào)飛行示意圖。（圖片來源：國家航天局）
此次實(shí)施的嫦娥五號(hào)任務(wù)，創(chuàng)造了多個(gè)“中國首次”：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(huì)對接，四是攜帶樣品高速地球再入，五是樣品的儲(chǔ)存、分析和研究。
這其中，每一項(xiàng)都是史無前例的。以月面起飛為例，不同于地球表面的點(diǎn)火發(fā)射，有完備的發(fā)射塔架系統(tǒng)和精確測算的起飛位置、飛行軌道，月面點(diǎn)火升空沒有一馬平川的起飛地，更沒有成熟完備的發(fā)射塔架，都要依靠航天器“自力更生”，實(shí)現(xiàn)起飛時(shí)自主定位、定姿。
再如月球軌道交會(huì)對接，在38 萬公里外的月球軌道上進(jìn)行無人交會(huì)對接，不僅在我國尚屬首次，也是人類航天史上的第一次。專家介紹，交會(huì)對接對于控制精度要求很高，兩個(gè)航天器的相對位置誤差不能超過5厘米。而此次交會(huì)對接的上升器與軌返組合體重量差異很大，上升器重量約為三四百公斤，軌返組合體則將近2000公斤。這樣一來就不能采用一定速度的碰撞式對接，而要在兩個(gè)航天器相對速度為零的狀態(tài)下進(jìn)行對接，這就對航天器的姿態(tài)、控制等提出了更高要求。
還有再入返回地球的過程，也是驚心動(dòng)魄。
當(dāng)返回器帶著月壤，從月球風(fēng)馳電掣般向地球飛來，這時(shí)它的飛行速度是接近每秒11 公里的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的航天器速度大多為每秒8公里的第一宇宙速度。可別小看了這每秒3公里的差距，航天器從數(shù)百公里高的近地軌道返回和從38 萬公里遠(yuǎn)的月球返回必然不同。一旦速度過猛，返回器一頭撞向地球，后果不堪設(shè)想，必須讓返回器減速飛行。
這時(shí)科研人員采用的就是半彈道跳躍式再入返回技術(shù)方案，專家將其比作“太空打水漂”，整個(gè)再入返回過程就是讓返回器先是高速進(jìn)入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面。整個(gè)過程環(huán)環(huán)相扣，確保嫦娥五號(hào)能安全順利地降落在四子王旗著陸場。
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200公里，41萬公里
“胖五”再出征
上圖：長征五號(hào)遙五火箭轉(zhuǎn)運(yùn)到發(fā)射塔架。（圖片來源：國家航天局）
這次出征，運(yùn)送嫦娥五號(hào)探測器的是長征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭，這也是長征五號(hào)的第二次應(yīng)用性發(fā)射任務(wù)。
長征五號(hào)，也就是大家昵稱的“胖五”，總長56.97米，起飛質(zhì)量867噸。目前，在長征火箭家族中，只有長征五號(hào)火箭的運(yùn)載能力可以將8 噸的載荷直接送入地月轉(zhuǎn)移軌道。
據(jù)介紹，長征五號(hào)遙五火箭將嫦娥五號(hào)探測器直接送入近地點(diǎn)高度約200 公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約41萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道。地月轉(zhuǎn)移軌道是一個(gè)大橢圓軌道，探測器與火箭分離進(jìn)入這一軌道后，不需要自身加速，只要沿著地月轉(zhuǎn)移軌道飛行，就可以到達(dá)近月點(diǎn)附近。
此刻，嫦娥五號(hào)正在奔月之旅中堅(jiān)定前行。讓我們一起祝福嫦娥五號(hào)早日完成任務(wù)，順利回家！
加油，嫦娥五號(hào)！
加油，中國航天！
