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11月24日凌晨4點30分，“長征五號”運載火箭在海南文昌航天發(fā)射場點火升空，順利將重達8.2噸的“嫦娥五號”月球探測器送入地月轉(zhuǎn)移軌道。

此次登月采樣返回任務(wù)，"嫦娥五號"將在月球表面向下鉆探2米深，取出約2公斤巖石樣本帶回地球。這是探月工程“繞、落、回”三步走中，第三步的首次任務(wù)。

中國工程院院士、航天科技集團一院運載火箭專家龍樂豪在接受《焦點訪談》時表示，從探月工程來講，“‘繞’我們開頭了，‘落’也是中間的，‘回’主要是采樣返回。這次是最后一戰(zhàn)。”

據(jù)中國國家航天局（CNSA）最新消息稱，12月3日23時10分，"嫦娥五號"從月面起飛，將攜帶樣品的上升器送入到預(yù)定環(huán)月軌道，順利完成最關(guān)鍵、風險最高的操作階段。

如果后續(xù)一切順利，"嫦娥五號"將于12月中旬在內(nèi)蒙古著陸，成為自1976年前蘇聯(lián)的“月球24號（Luna24）”以來首次完成登月采樣返回任務(wù)。

時隔半個世紀，科學家們將再次擁有月巖樣本，研究月球歷史后期發(fā)生的事情，以及地球和太陽系是如何演化的。

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奔月“挖土”前史

月亮寄托了人們很多浪漫的想象，嫦娥工程的名字正是從中而來。嫦娥工程，也叫“探月工程”，始于2007年10月24日，“嫦娥一號”衛(wèi)星由“長征三號甲”運載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利發(fā)射，于11月5日準確進入了環(huán)月軌道。

彼時，“嫦娥一號”來到月球表面，在其上方100至200公里處盤旋，將微波信號反射到月球表面，產(chǎn)生了當時最高分辨率的圖像。除了繪制月球上的特征圖外，“嫦娥一號”還調(diào)查了月球土壤中氦-3元素的情況。據(jù)任務(wù)設(shè)計者說，有朝一日，氦-3或許能為核反應(yīng)堆提供動力。

但要追溯“挖土”前史，還得將時間再往前推7年。2000年，中國科學院研究組提出 “繞、落、回” 三步走的設(shè)想。同年11 月 22 日, 國務(wù)院發(fā)布的《中國的航天》白皮書, 明確將其列入了近期發(fā)展的目標。

等到2004年1月23日，國務(wù)院才正式批準了月球探測工程一期——繞月探測工程立項，月球及深空探測活動的序幕也由此拉開。同年2月25日，繞月探測工程被正式命名為 “嫦娥工程”。

在公開演講中，航天科技集團五院、嫦娥五號探測器系統(tǒng)副總設(shè)計師彭兢說，“‘繞、落、回’——這三個字就是對我們國家探月工程這三個目標最好的概括?！?/span>

所謂“繞、落、回”, 即是分別以環(huán)繞月球?qū)崿F(xiàn)全局探測、在月面軟著陸并巡視開展精細探測、在月球表層采集樣品并帶回地球進行實驗室研究為核心目標。

三者是逐次遞進的關(guān)系。

“嫦娥一號”發(fā)射一年后，CNSA派出“嫦娥二號”航天器完成“繞”的后續(xù)任務(wù)，繪制出了更為壯觀的月球表面地圖。這艘航天器的主要目標是為后續(xù)的著陸器偵察位置。

“嫦娥二號”在結(jié)束其主要任務(wù)后，離開月球軌道，飛向日地拉格朗日L2點。在那里，地球和太陽的引力剛好抵消。

由此，CNSA成為第三個訪問該點的機構(gòu)，并在該點展示了深空通信和跟蹤技術(shù)，繼續(xù)為未來任務(wù)做準備。

“嫦娥二號”屬于探月工程二期。二期包括“嫦娥二號”、“嫦娥三號”和“嫦娥四號”3 次任務(wù)，其主要目標是實現(xiàn)在月面軟著陸，開展月面就位探測與巡視勘察。

其中，“嫦娥三號”的任務(wù)目標是實現(xiàn)探月二期“落”。而“嫦娥二號”為工程先導(dǎo)星、“嫦娥四號”為“嫦娥三號”的備份。

2013年12月2日，“嫦娥三號”探測器隨“長征三號乙”運載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空。探測器精確入軌、成功環(huán)月，并于12月14日安全著陸于虹灣預(yù)選著陸區(qū)，12月15日巡視器和著陸器可靠分離并完成互拍，開展了“測月、巡天、觀地”等探測，獲得了大量科學數(shù)據(jù)。

而此次奔月“挖土”屬于第三階段，即在2020年發(fā)射月球采樣返回器到月球表面特定區(qū)域軟著陸并采樣，然后將月球樣品帶回地球，在實驗室進行詳細研究。但想實現(xiàn)奔月”挖土”并非易事。

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登月“挖土”之難

作為“探月工程”收官之作，“嫦娥五號”所面臨的困難，比其“姐妹們”要多很多?！版隙鹨惶枴笨傇O(shè)計師葉培建院士在論文中寫道，“（五號面臨的）技術(shù)挑戰(zhàn)是前所未有的, 新技術(shù)多, 試驗驗證更難?！?/span>

在接受《焦點訪談》采訪時，航天科技集團五院、嫦娥五號探測器系統(tǒng)副總指揮張高表示，“（這次）我們實際上是把前期探月工程，包括說載人航天、返回式衛(wèi)星等，應(yīng)該（是）作為相關(guān)航天技術(shù)集成的一個任務(wù)?！?/span>

據(jù)彭兢介紹，“嫦娥五號”探測器有四部分結(jié)構(gòu)。從下往上，分別是軌道器、上面一點在軌道器肚子里面有一個返回器，然后是著陸器，最頂上是上升器。

在彭兢看來，這個任務(wù)最復(fù)雜的地方就在于環(huán)環(huán)相扣，每個環(huán)節(jié)都不能存在任何誤差，因為“可能剛開始只是幾秒鐘的差別，或者幾分鐘的差別，到后邊一定程度或者說其它一些條件變化之后，可能整個任務(wù)就沒法繼續(xù)了?！?/span>

葉培建院士在《中國月球探測器發(fā)展歷程和經(jīng)驗初探》中把“嫦娥五號”的難點歸結(jié)為“三多”，飛行階段多、關(guān)鍵環(huán)節(jié)多、設(shè)計約束多。

所謂飛行階段多，是因為探測器有四器組合體、兩器組合體、對接組合體、單器等多種工作模式, 而整個飛行過程中艙段之間需要進行多次分離，飛行程序時序性強，各個飛行事件環(huán)環(huán)相扣，探測器系統(tǒng)工作模式和串聯(lián)環(huán)節(jié)多，對系統(tǒng)可靠性要求高。

對此，航天科技集團八院、嫦娥五號探測器系統(tǒng)副總設(shè)計師查學雷也對《焦點訪談》記者表示，“原來設(shè)計器是跟軌道器完全匹配的，如果它拖的話，上升的時間和上升的軌跡就會不一樣了?！?/span>

而關(guān)鍵環(huán)節(jié)多，指的是若想完成月球采樣返回任務(wù), 探測器需完成安全軟著陸、月面采樣、月面起飛上升、月球軌道交會對接、高速再入返回、多次分離等多個環(huán)節(jié)；設(shè)計約束多指的則是系統(tǒng)設(shè)計面臨著設(shè)計約束多和資源受限的問題。

其中，月面采樣是探月三期工程中最核心的一個任務(wù)，如何在月球采集到盡可能多的月壤樣本，并且封裝好，是嫦娥五號的研制重點。而月面起飛是風險系數(shù)較高的階段。

就月面采樣問題，彭兢介紹，“一種是鉆取，一種是表取。具體來講，鉆取就是鉆到月球表面兩米深以下處，得到深層樣品的層理信息。同時，在這個過程中，獲取不同月球表面到月表以下不同深度的月壤，然后表取就是從月球表面去鏟土這樣的過程?！?/span>

據(jù)CNSA消息稱，12月2日22時，“嫦娥五號”經(jīng)過約19小時月面工作，順利完成月球表面自動采樣，并已按預(yù)定計劃將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。

航天科技集團五院、嫦娥五號探測器總體副主任設(shè)計師朱舜杰告訴央視新聞的記者，“表取本來的計劃是要做15次，但因為我們昨天實際工作確實比較順利，每次采集到的土都比較多，所以在采集完12次之后，我們就發(fā)現(xiàn)就初級封裝容器的罐子已經(jīng)基本上滿了?！?/span>

CNSA最新消息稱，12月3日23時10分，“嫦娥五號”從月面起飛，順利將攜帶樣品的上升器送入到預(yù)定環(huán)月軌道。據(jù)了解，“嫦娥五號”在月面起飛成功后，還面臨著首次月球軌道交會對接，把樣本移至返回器內(nèi)，以及后續(xù)38萬公里的回家路。按照計劃，樣品將在12月16日或12月17日左右降落在內(nèi)蒙古的著陸場。

這將是一個具有里程碑意義的事件。自1976年蘇聯(lián)的“月球24號”任務(wù)帶著大約170克樣本返回地球以來，自動采集的原始月球樣本還沒有被送到過地球。

此刻，科學家們手中的研究材料還停留在1969年。當年，美國宇航局阿波羅任務(wù)將382公斤月球物質(zhì)帶回了地球。據(jù)悉，阿波羅的一些材料也來自于“嫦娥五號”的著陸點——“風暴海洋（Oceanus Procellarum）”。在1969年底，阿波羅12號曾探索過這個巨大的火山平原。

如果后續(xù)一切順利的話，“嫦娥五號”帶回的樣品將幫助科學家了解月球歷史后期發(fā)生的事情，以及地球和太陽系是如何演化的。

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