“嫦娥”赴月采土记

席金合

2020年11月24日4时30分，我国嫦娥五号探测器（以下简称“嫦娥五号”）成功发射！

11月28日，“嫦娥五号”顺剥进入环月轨道飞行。

11月30日，“嫦娥五号”着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体顺利分离。

12月1日，“嫦娥五号”着陆器和上升器组合体成功在月球正面预选着陆区着陆。

12月2日，“嫦娥五号”着陆器和上升器组合体完成月面自动采样封装。

12月6日，“嫦娥五号”上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接，并将样品容器安全转移至返回器中。

12月17日1时59分，“嫦娥五号”返回器携带月球样品安全“回家”。

这次任务创造了五个中国“首次”：首次在地外天体上采样与封装;首次在地外天体上点火起飞、精准入轨;首次月球轨道无人交会对接和样品转移;首次携带月球样品以近第二宇宙速度再入返回;首次建立我国月球样品的存储、分析和研究系统。

这次任务成功实施，是我国航天事业发展中里程碑式的新跨越，标志我国具备了地月往返的能力，实现了“绕、落、回”三步走规划完美收宫，为我国未来月球与行星探测奠定了坚实基础。

飞行器各司其职

完成这次发射任务的动力装置，是我国科学家自主研制的长征五号遥五运载火箭。长征五号系列运载火箭由于“块头”大，被人们俗称为“胖五”，可以同时将16辆小轿车送入太空。

去年7月，飞向火星的我国首次火星探测任务“天问一号”探测器就是由“胖五”发射的。这次，它将重达8.2吨的“嫦娥五号”送人轨道，相当于大马拉小车。我国未来航天工程计划中20吨左有的长期有人照料的空间站、大型空间望远镜、返同式月球探测器、深空探测器、超重型应用卫星等发射任务，对“胖五”来说都不在话下。

“嫦娥五号”是我国首个实施无人月面取样返回的航天器，是迄今为止我国科学家研制的最复杂的航天器之一，由轨道器、返同器、着陆器、上升器组成，包含15个分系统。在此次任务中，它经历1 1个飞行阶段、20余天在轨飞行过程，采集约2千克月壤带回地球。它十分灵巧，能在太空中完成一系列高难度动作：着陆器在月面采样;上升器携带月壤从月面升空，与轨道器和返回器组合体交会对接;月壤被转移到返回器内;轨道器携带返回器飞向地球，在进入地球大气层前，两者分离……

择机发射很重要

人类发射航天探测器，往往选择在某个天体运行到距离地球最近位置时，省时省事省燃料，操作难度相对较小，最易成功。这个时机，被形象地称为发射窗口。

众所周知，月球的公转周期约为27个地球日，与地球的平均距离约为38万千米，与地球上每个具体位置的距离各不相同。而且，月球与地球都处于不停运行状态，因此发射窗口弥足珍贵。对于我国文昌发射场而言，“嫦娥五号”2020年的发射窗口只有11月2天和12月1天，每天仅50分钟。为此，科学家专门设计了5条发射轨道。

实际上，人类往往并非在月球刚好运行到距发射场最近时才发射月球探测器，如果这样做就太迟了。因为火箭和月球探测器飞行需要时间，月球和地球也在不停地运行，科学家必须计算好提前量。此外，他们还要考虑天气，如果在雷雨天等恶劣天气情况下发射显然也不合适。

在月球上采土极难

“嫦娥五号”的核心使命是，利用在月面T作的2天時间采集约2千克月壤并带回来。

在地球上抓土毫不费力，而在遥远的月球上采集月壤比登天还难，必须依赖高度自动化、智能化、灵巧化的装备及先进的通信技术、可靠的遥控能力。因此，我国科学家采用表钻结合、多点采样的方式，精心设计了两种“挖土”模式：钻取和表取。

着陆器和上升器组合体顺利软着陆在月球表面，用携带的钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等，采取深钻、浅钻、“铲土”、“挖土”、“夹土”等方式，采集月壤并密封。

顾及此次飞行任务以及探测器的测控、光照、电源、热控等条件约束，探测器采样期间面临月面高温的工作环境，采样任务时序紧张、机构动作多、不确定因素多，专家呕心沥血，专门研制了“嫦娥五号”的采样装置。

多年艰辛奋战终得硕果，根据“嫦娥五号”带回的月壤，人类将能有效论证关于月球的多种假说，进一步了解月球的环境、资源以及气候条件。大家拭目以待吧！