11月24日4時30分，我國長征五號遙五運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場點火升空，經(jīng)過2200多秒的飛行，成功將“嫦娥五號”月球探測器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，發(fā)射取得圓滿成功。

記者從中國航天科技集團有限公司了解到，作為我國探月工程“繞落回”三步走中的最后收官之戰(zhàn)，“嫦娥五號”將挑戰(zhàn)我國航天史上的四個“首次”。

首次月面自動采樣

作為此次任務的核心關鍵之一，月球表面自動采樣封裝是“嫦娥五號”任務中最引人注目的一個環(huán)節(jié)。在這個階段，嫦娥“五姑娘”將在月面選定區(qū)域著陸，并使出渾身解數(shù)采集月壤，實現(xiàn)我國首次月面自動采樣。

為實現(xiàn)這一創(chuàng)新突破，來自航天科技集團五院的設計師們采用表鉆結(jié)合，多點采樣的方式，精心設計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。

具體來說，當著陸上升組合體順利軟著陸在月球表面，“嫦娥五號”就開始了為期約2天的月面工作。她隨身攜帶的鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”，將科學分工，精密配合，采取深鉆、淺鉆、“鏟土”、“挖土”、“夾土”等各種方式，采集約2千克月壤并進行密封封裝，經(jīng)月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉(zhuǎn)移和再入回收等過程將月球樣品安全送至地球家園。

首次月面起飛上升

當嫦娥“五姑娘”完成月面工作后，她就要踏上“回娘家”的旅程。俗話說萬事開頭難，想回娘家可不容易，第一步能否“邁好”至關重要，這就是涉及到突破我國航天史上另一個首次——月面起飛上升。

順利完成月壤采樣封裝后，上升器就要準備月面點火起飛了，這是一個高難度科目。眾所周知，運載火箭在地球起飛是有一套完備的發(fā)射塔架系統(tǒng)的，點火起飛位置也經(jīng)過了精確測算，飛行軌道也是一遍遍計算好的。而月面起飛就不一樣了，它沒有一馬平川的起飛地，更沒有成熟完備的發(fā)射塔架，著陸器就相當于上升器的發(fā)射塔架，托舉著“五姑娘”回家。

再加上月球表面環(huán)境復雜，著陸器不一定是四平八穩(wěn)的狀態(tài)，很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上。這就給起飛帶來了很大的難度。

此外，起飛時需要克服地月環(huán)境差異、發(fā)動機羽流導流空間受限等難題。月面起飛的時候，還無法像運載火箭一樣在地面發(fā)射前由地面人員完成測調(diào)和確認，必須依靠航天器“自力更生”，實現(xiàn)起飛時自主定位、定姿。

不過，這些都難不倒“嫦娥”的設計師們。據(jù)了解，為了確保上升器能夠順利起飛上升，航天科技集團五院“嫦娥五號”研制團隊進行了大量的試驗驗證，并建立了一整套環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)保證任務，為“嫦娥五號”勝利邁出回家一步保駕護航。

首次實現(xiàn)月球軌道交會對接

當著陸器托舉上升器實現(xiàn)月面起飛上升后，嫦娥“五姑娘” 一路飛奔而去。但是僅僅依靠上升器是不可能實現(xiàn)返回地球的，它需要飛到月球軌道上，在這里與軌返組合體交會對接，把采集到的月壤轉(zhuǎn)移到返回器。

經(jīng)過幾十年的實踐探索，我國在載人航天領域已經(jīng)熟練掌握了近地軌道交會對接技術(shù)，但是在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接不僅在我國尚屬首次，而且也是人類航天史上的第一次。

人類此前三次無人月球采樣任務，由于無法掌握月球軌道無人交會對接技術(shù)，采用的都是月面起飛直接返回地球的方案;而“嫦娥五號”則是采用具有世界先進水平的月球軌道交會對接技術(shù)，這為研制團隊帶來了極大的挑戰(zhàn)。

為此，從上升器進入環(huán)月飛行軌道開始，一直到軌返組合體與上升器完成對接與樣品轉(zhuǎn)移為止，設計師們?yōu)殒隙?ldquo;五姑娘”精心設計了交會、對接、組合體運行、軌返組合體與對接艙分離等一系列關鍵動作，助推“嫦娥五號”實現(xiàn)完美對接。

首次帶月壤高速再入返回地球

當返回器帶著月壤，從38萬公里遠的月球風馳電掣般向地球飛來，這時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。就好像扔石頭，同樣一塊石頭，從一層樓扔下來的速度和從十幾層樓扔下來速度肯定不一樣。同理，航天器從數(shù)百公里高的近地軌道返回和從38萬公里遠的月球返回必然不同，且差距巨大。一旦速度過猛，返回器一頭撞向地球，后果不堪設想。因此，必須讓返回器減速飛行。

為此，航天科技集團五院“嫦娥五號”探測器的設計師們創(chuàng)新提出了半彈道跳躍式再入返回技術(shù)方案，就像在太空“打水漂”一樣，整個再入返回過程就是讓返回器先是高速進入大氣層，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。整個過程環(huán)環(huán)相扣，確保“嫦娥五號”能安全順利地降落在四子王旗著陸場。

關鍵詞： 航天史 嫦娥五號