一年多前，當嫦娥五號上升器成功從月球表面點火起飛之際，航天科技集團董事長吳燕生感慨道，這標志著中國首次掌握了地外天體起飛技術(shù)，中國人獨立自主完成載人登月、建立月球空間站，甚至走向更為深遠的太空將不再是夢。
嫦娥五號上升器月面起飛歷史畫面
的確，嫦娥五號承載了太多航天夢想，這是一款人類飛向深空規(guī)模最大的無人探測器，其具備的一系列技術(shù)指標很多都達到了世界領(lǐng)先水平，雖為無人探測器但卻為以后實施包括載人登月任務(wù)在內(nèi)的其它更為復(fù)雜的深空任務(wù)奠定了堅實基礎(chǔ)。
嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、上升器、著陸器四大艙段組成，發(fā)射質(zhì)量8.2噸，先后完成了發(fā)射入軌段、地月轉(zhuǎn)移段、近月制動段、環(huán)月飛行段、著陸下降段、月面工作段、月面上升段、交會對接與樣品轉(zhuǎn)移段、環(huán)月等待段、月地轉(zhuǎn)移段、再入回收段總計11個階段任務(wù)，是我國迄今為止最為復(fù)雜的深空探測器，任務(wù)的成功標志著嫦娥探月工程繞落回三步走計劃的圓滿實現(xiàn)。
嫦娥五號探測器的11個任務(wù)階段
上述11個任務(wù)階段在不久的將來也是載人登月任務(wù)需要經(jīng)歷的任務(wù)階段，因此說嫦娥五號奠基載人登月，這絲毫不是什么夸張。
嫦娥五號的奠基價值還在延續(xù)，軌道器是嫦娥五號的服務(wù)模塊，也是總控模塊，可以將其視為嫦娥五號的太空擺渡車，探測器整器進入環(huán)月軌道、環(huán)月軌道交會對接、環(huán)月等待段、月地轉(zhuǎn)移等飛行階段軌道器居功至偉，在完成月地轉(zhuǎn)移段任務(wù)分離攜帶1731克月壤樣本的返回器之后，軌道器的工作還沒有結(jié)束，如果以時間尺度來衡量，此時它的新階段工作才剛剛開始。
嫦娥五號軌道器分離返回器畫面
軌道器分離返回器之后隨即進行了機動規(guī)避，此時軌道器的推進劑余量是200公斤，這是什么概念？
嫦娥五號四大艙段之一的軌道器發(fā)射質(zhì)量4.25噸，推進劑攜帶量3噸，也就是說該艙段的干重是1.25噸，如此規(guī)模的探測器攜帶200公斤推進劑，幾乎等同于一顆全新狀態(tài)的探測器。
嫦娥五號探測器的四大結(jié)構(gòu)
完成機動規(guī)避后，軌道器進入到一條繞地球運行的大橢圓軌道，為其踏上新征程創(chuàng)造了有利條件。
數(shù)天之后軌道器進入長期運行管理階段，經(jīng)過約88天的長途跋涉之后，軌道器來到了新的目的地，這里是距離地球約93.67萬公里的日地拉格朗日L1點李薩如軌道，在這里軌道器實現(xiàn)了我國首次日地L1點環(huán)繞探測，驗證了一系列此前未曾涉足的軌道控制技術(shù)，獲取了日地L1點測控鏈路環(huán)境、太陽輻照環(huán)境等就位探測數(shù)據(jù)，同時一大批元器件經(jīng)受了此處復(fù)雜空間環(huán)境的在軌實際測試，為后續(xù)深空探測器的研制積累了數(shù)據(jù)。
在環(huán)繞日地L1點飛行期間，軌道器利用監(jiān)視相機拍攝了太陽翼、地月合影、太陽等攝影作品，為人類解鎖了新的太空視角。
軌道器在日地拉格朗日L1點運行軌道拍攝的太陽翼
軌道器在日地拉格朗日L1點運行軌道拍攝的地月合影
軌道器在日地拉格朗日L1點運行軌道拍攝的太陽
完成為期約半年多時間的繞日地L1點飛行拓展任務(wù)之后，軌道器再次動身重返地月系，這又是一次長途跋涉，最終飛掠月球來到了距離地球約37萬公里的橢圓高地球軌道，運行一個多月后再次飛掠月球變軌至繞太陽運行的公轉(zhuǎn)軌道。
這還沒有完，不知疲倦的軌道器隨后再次變軌至環(huán)月大幅值逆行軌道，這條軌道是很耐人尋味的，該軌道有著長期穩(wěn)定、入軌能量低，是可以應(yīng)用于載人登月任務(wù)的自由返回軌道。
軌道器變軌遙測圖像
載人航天，人命關(guān)天。半個世紀前，NASA第3次載人登月任務(wù)飛船阿波羅13號在地月轉(zhuǎn)移飛行期間服務(wù)艙出現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的故障，宇航員差點殞命太空，出于靈活選擇落月點的任務(wù)考慮，當時飛船并沒有運行在地月自由返回軌道，最終是借助著陸器發(fā)動機進入地月自由返回軌道成功回到了地球。
阿波羅13號分離服務(wù)艙后，宇航員對損毀的服務(wù)艙成像。
運行于近地軌道的載人飛船如遇緊急情況，航天員隨時都可以乘船撤離，而屬于深空領(lǐng)域的載人登月任務(wù)就不同了，其對于推進劑的消耗以及軌控動力系統(tǒng)的可靠性非常敏感。
嫦娥五號軌道器進入的環(huán)月大幅值逆行軌道有一個特點就是在載人飛船軌控發(fā)動機故障情況下，不需要軌道機動也可自由進入月地返回軌道。顯然，軌道器進入該軌道還是在為載人登月任務(wù)“探路”。
阿波羅13號的自由返回軌道
相較于半個世紀前的阿波羅載人登月，如今又有了新的變化，載人登月飛船的乘員艙與登月艙將分開發(fā)射，因為后者基于重復(fù)使用需求，將部署于環(huán)月軌道，這意味著載人飛船將沒有完整備份可用的動力系統(tǒng)（阿波羅十三號的登月艙動力系統(tǒng)），因此對于自由返回軌道的應(yīng)用需求會更旺盛。
文章開頭提到，我們也有建造月軌空間站的需求，環(huán)月大幅值逆行軌道的低入軌能量優(yōu)勢將得到進一步發(fā)揮，貨運飛船進入這條軌道后推進劑消耗量可以最小化。
嫦娥五號軌道器
嫦娥五號探測器由于執(zhí)行的采樣返回主任務(wù)是短周期任務(wù)，因此其設(shè)計在軌飛行時間余量并不長，是3個月，而實際上軌道器運行至今已一年有余，一次發(fā)射任務(wù)完成多領(lǐng)域空間探測任務(wù)，進一步體現(xiàn)了我國低成本高效辦航天的優(yōu)良傳統(tǒng)。
在世界上，低成本辦航天還有一個例子，那就是印度航天，代表產(chǎn)品就是月船二號，該探測器號稱是成本最低的月球探測器，最終著陸任務(wù)失敗。他們的低成本與我們的低成本有著天壤之別，他們是精打細算在研制測試費用上節(jié)省，結(jié)果該做的試驗沒有做，或者沒有做到位。
月船二號失控撞向月球表面
印度月船二號登月任務(wù)，看似低成本，換來的結(jié)果是失敗，接下來還要重新研制測試月船三號，將失敗成本算進去這還是低成本嗎？
反觀我們的低成本辦航天不是在研制測試成本上扣扣搜搜，而是從確保高可靠、高成功率，以及多任務(wù)拓展上下功夫，一次任務(wù)多目標實現(xiàn)，類似嫦娥五號軌道器的拓展任務(wù)，對于我們而言并不是第一次，多年前還有嫦娥二號的拓展任務(wù)也是如此。
嫦娥五號月軌交會對接與樣品轉(zhuǎn)移試驗
嫦娥五號月軌交會對接與樣品轉(zhuǎn)移試驗
簡而言之低成本辦航天不是少花錢，而是要把錢花在刀刃上，該花的錢我們一樣不會少。比如，服務(wù)深空探測器研制的地外天體著陸試驗場一個不夠用就建兩個，大型AIT中心的服務(wù)能力不僅能滿足當下的各類大型航天器，甚至未來二十年的超大型航天器也能滿足需求。
地外天體著陸綜合試驗場
正因為我們的根基扎實，所以才有了空間探測任務(wù)的連戰(zhàn)連捷，從而持續(xù)加速我國航天的發(fā)展步伐。未來八年時間內(nèi)我們可以見證的奇跡還會有很多：天宮空間站、嫦娥探月四期、載人登月、國際月面科研站、小行星采樣返回、火星采樣返回……
