發射成功!「長五」送「嫦五」 登月去取土!

2020年11月24日4時30分

我國在文昌航天發射場

用長徵五號遙五運載火箭

成功將嫦娥五號探測器

送入預定軌道

開啟我國首次

地外天體採樣返回之旅

這意味著將歷時23天的

嫦娥五號任務

已由長徵五號運載火箭

跑出舉世矚目的精彩第一棒

執行此次發射任務的長徵五號運載火箭由中國航天科技集團有限公司一院抓總研製，地球同步轉移軌道運載能力達14噸級，運載能力位居世界現役火箭前列，足以將目前人類研製的最重的無人探測器之一——嫦娥五號直接送入預定地月轉移軌道。

這是該型火箭的第二次應用性飛行任務，它此前的一位「乘客」是7月23日發射的天問一號火星探測器。

▲科普小視頻 | 中國探月之路（視頻來源：航天五院）

與發射火星探測器任務相比，受本年度地月關係等因素所限，此次探月任務的發射窗口更顯珍貴。對於火星探測任務，今年的窗口大約是14天，每天30分鐘；而嫦娥五號任務在今年的窗口總共只有3天，11月兩天，12月一天，每天僅50分鐘。

為此，火箭研製隊伍採用了多軌道奔月發射方案，針對50分鐘的發射窗口設計了5條發射軌道，提高了發射的概率和可靠性。

嫦娥五號探測器由航天科技集團五院抓總研製，八院負責軌道器相關研製工作。該探測器由軌道器、返回器、著陸器和上升器4器組成，分為15個分系統，是迄今為止我國研製的最為複雜的太空飛行器系統之一。

雖然「重」，但嫦娥五號卻很靈巧，它要在太空中獨自完成一系列「高難度動作」。它的核心使命是：在月面工作約2天的時間裡採集約2公斤月壤樣品並帶回地球。

按照計劃，嫦娥五號月球探測器將經過發射入軌、地月轉移、近月制動、環月飛行、著陸下降等階段，在月球風暴洋東北部地區著陸。

▲ 月面採樣示意圖

在完成月面工作後，經歷月面上升、月球軌道交會對接與樣品轉移、環月等待、月地轉移和再入返回等飛行階段後，嫦娥五號返回器將最終著陸在內蒙古四子王旗。

▲ 月球軌道交會對接示意圖

任務圓滿完成後，我國將成為世界上繼美、蘇之後第三個實現月球採樣返回的國家。

▲科普小視頻 | 國外探月發展史 （視頻來源：航天五院）

2004年，我國探月工程立項實施，確定了「繞、落、回」三步走戰略規劃。嫦娥一號到嫦娥四號任務的成功實施，已圓滿完成三步走戰略的前兩步。嫦娥五號將實現探月工程第三步戰略目標，為後續月球及行星探測等任務奠定人才、技術、科學、工程基礎。

本次發射是長徵系列運載火箭的第353次發射。

發射過程沒看懂？

沒關係！

通俗易懂的土味視頻來了！

在航天小劇場看懂嫦娥五號任務全過程

此次長五遙五送「嫦五」

為何被稱為2020年最具「分量」的發射？

為何要選在凌晨發射？

「嫦五」這位「五姑娘」有何特別之處？

她又將實現中國航天史上哪四個「首次」？

這些知識點你都get了嗎？

快，和小新一起來看！

1

2020年最具「分量」的發射

長徵五號運載火箭是我國新一代大推力低溫液體運載火箭，全長近57米，起飛重量約870噸，起飛推力超過1000噸。長徵五號運載火箭採用「兩級半」構型，芯一級、芯二級直徑為5米，芯一級捆綁四個直徑為3.35米的助推器，芯級和助推器全部採用液氫、液氧、煤油等無毒無汙染推進劑；地球同步轉移軌道（GTO）運載能力可達14噸，是目前我國運載能力最大的火箭。由於芯級直徑大於其他長徵火箭，長徵五號運載火箭被親切的稱為「胖五」，因為採用了液氫、液氧等低溫推進劑，長徵五號運載火箭也獲得了「冰箭」的稱呼。

長徵五號遙五運載火箭發射的「嫦娥五號」月球探測器重達8.2噸，是我國目前發射的重量最重的探測器，也是今年中國航天發射的最重的載荷，「嫦娥五號」探測器需要進入近地點200公裡、遠地點41萬公裡的地月轉移軌道，對運載火箭的能力提出了很高的要求。在長徵火箭家族中，只有長徵五號運載火箭可以將這麼重的載荷直接送入地月轉移軌道，這是對運載火箭能力的集中檢驗，也是對中國航天能力的最佳註解。

2

五組數字看「嫦娥飛天」

0、5、50

這是一組關於長徵五號遙五火箭發射窗口的數字，由於地月相對位置以及軌道設計等因素的限制，此次發射是一次接近於「零窗口」的發射，11月24日的火箭發射窗口只有50分鐘。為了確保火箭在窗口前沿準時發射，研製團隊採取了變射向、變滑行時間的多軌道奔月發射方案，應用「窄窗口多軌道」技術，針對50分鐘的發射窗口分別設計了5條發射軌道，在發射窗口期內，可根據發射時間通過軟體自動選擇發射軌道。

8.2

「嫦娥五號」月球探測器重達8.2噸，是我國目前發射的重量最重的探測器。今年7月23日，長徵五號遙四火箭成功發射的「天問一號」火星探測器重約5噸；「嫦娥三號」和「嫦娥四號」月球探測的重量都是接近4噸左右。目前，在長徵火箭家族中，只有長徵五號火箭的運載能力可以將8噸的載荷直接送入地月轉移軌道。

200、410000

這是一組關於地月轉移軌道的數字。長徵五號遙五火箭將「嫦娥五號」月球探測器直接送入近地點高度約200公裡、遠地點高度約410000公裡的地月轉移軌道。地月轉移軌道是一個大橢圓軌道，探測器與火箭分離進入這一軌道後，探不需要自身加速，只要沿著地月轉移軌道飛行，就可以到達近月點附近，探測器在近月點附近實施制動減速後，進入環繞月球的軌道，就可以進行後續下降、上升、返回等一系列工作。

10、70、2200

這是一組關於火箭飛行的數字。長徵五號遙五火箭需要經過起飛、助推器分離、整流罩分離、一二級分離、二級二次啟動、末速修正、器箭分離等10個飛行階段；從火箭點火到與探測器分離的過程中，遙五火箭需要執行70個時序，每個時序都包括若干功能動作，比如分離機構解鎖等，每個動作還涉及到多項關鍵產品和關鍵參數，比如控制指令、解鎖裝置等等。在經過2200餘秒的飛行後，長徵五號遙五火箭將把嫦娥五號送入預定軌道。

4、12、23

這是一組關於長徵五號遙五火箭質量管控的數字。研製團隊從「設計要求、技術狀態、設計特性、產品過程控制、產品驗收、質量問題歸零及舉一反三、測試方法和測試覆蓋性有效性、借用產品的有效性、全級次供應商、單點失效環節、軟體質量、殘餘風險」等12個方面對長徵五號遙五火箭產品進行了充分的分析評估和檢查確認，實施了「4+23」的質量管控措施，對火箭發動機等4個專題開展了專項工作，在產品製造、驗收及總裝測試等各個環節採取23項質量控制措施，做到了產品全面覆蓋、責任壓準壓實、質量受控可靠。

3

「嫦五」將實現中國航天史上四個「首次」

作為我國探月工程「繞落回」三步走中的

最後收官之戰

中國航天科技集團有限公司研製的嫦娥五號

將有望實現我國航天史上的四個「首次」

首次月面自動採樣

作為此次任務的核心關鍵之一，月球表面自動採樣封裝是嫦娥五號任務中最引人注目的一個環節。在這個階段，嫦娥「五姑娘」將在月面選定區域著陸，並使出渾身解數採集月壤，實現我國首次月面自動採樣。為此，來自航天科技集團五院的設計師們採用表鑽結合，多點採樣的方式，精心設計了兩種「挖土」模式：鑽取和表取。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2天的月面工作。她隨身攜帶的鑽取採樣裝置、表取採樣裝置、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，採取深鑽、淺鑽、「鏟土」、「挖土」、「夾土」等各種方式，採集約2kg月壤並進行密封封裝，經月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉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」完成月面工作後，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。

順利完成月壤採樣封裝後，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射塔架系統的，點火起飛位置也經過了精確測算，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射塔架，著陸器就相當於上升器的發射塔架，託舉著「五姑娘」回家。而月球表面環境複雜，著陸器不一定是四平八穩的狀態，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，還要克服地月環境差異、發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射前由地面人員完成測調和確認，必須依靠太空飛行器「自力更生」，實現起飛時自主定位、定姿。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研製團隊進行了大量的試驗驗證，並建立了一整套環環相扣的系統保證任務，為嫦娥五號勝利邁出回家一步保駕護航。

首次實現月球軌道交會對接

當著陸器託舉上升器實現月面起飛上升後，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返回地球的，它需要飛到月球軌道上，在這裡與軌返組合體交會對接，把採集到的月壤轉移到返回器。

經過幾十年的實踐探索，我國在載人航天領域已經熟練掌握了近地軌道交會對接技術，但是在38萬公裡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採樣任務，由於無法掌握月球軌道無人交會對接技術，採用的都是月面起飛直接返回地球的方案；而嫦娥五號則是採用具有世界先進水平的月球軌道交會對接技術，這為航天科技集團五院嫦娥五號研製團隊帶來了極大的挑戰。為此，從上升器進入環月飛行軌道開始，一直到軌返組合體與上升器完成對接與樣品轉移為止，設計師們為嫦娥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38萬公裡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公裡的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的太空飛行器速度大多為每秒8公裡的第一宇宙速度。可別小看了這每秒3公裡的差距，因為，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仍下來速度肯定不一樣。同理，太空飛行器從數百公裡高的近地軌道返回和從38萬公裡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，後果不堪設想，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新提出了半彈道跳躍式再入返回技術方案，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，再藉助大氣層提供的升力躍出大氣層，然後以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面。整個過程環環相扣，確保嫦娥五號能安全順利地降落在四子王旗著陸場。

4

不一樣的「五姑娘」

與嫦娥家族中的幾位姐姐相比

嫦娥「五姑娘」有什麼不同？

其在大家族中扮演著什麼角色

發揮著什麼作用？

承擔使命不同

與幾位姐姐不一樣，嫦娥五號要完成探月工程重大科技專項「繞、落、回」三步走的最後一步。嫦娥五號的成功實施，將實現我國首次在地外天體無人採樣返回，圓滿完成探月工程三步走的總體規劃目標，推動我國深空探測領域的科技進步，促進我國空間科學、空間技術跨越發展，可謂使命非凡。

外觀造型不同

與嫦娥一號、二號、三號、四號相比，嫦娥五號探測器的技術跨度大、結構也更為複雜，它是由軌道器、著陸器、上升器、返回器4器組成。這4器每一個都是單獨的個體，此外他們還能組合在一起，比如著陸器和上升器「抱」在一起，就組合成了「著上組合體」，而軌道器和返回器組合而成我們叫它「軌返組合體」，此外，4器「串」在一起，就構成了一個完整的探測器。而嫦娥「大姐」和「二姐」分別是一顆單獨的衛星，「三姐」和「四姐」是由著陸器和月球車「兩器」組成。所以說，嫦娥「五姑娘」是家族裡結構最複雜的探測器。

任務目標不同

嫦娥五號任務的目的是實現月面自動採樣返回，開展月球樣品地面分析研究。任務期間，嫦娥五號探測器將重點實現三大工程目標，即：一是要突破一系列關鍵技術，提升我國航天技術水平；二是要實現首次地外天體自動採樣返回，推進我國科學技術重大跨越；三是要完善探月工程體系，為載人登月和深空探測奠定一定的人才、技術和物質基礎。

此外，嫦娥五號探測器還將開展一系列科學探測，如著陸區的現場調查和分析，著陸點區域形貌探測和地質背景勘察，獲取與月球樣品相關的現場分析數據，建立現場探測數據與實驗室分析數據之間的聯繫；月球樣品的分析與研究，對月球樣品進行系統、長期的實驗室研究，分析月壤的結構、物理特性、物質組成，深化月球成因和演化歷史的研究等。

命運歸宿不同

探月工程從立項之初，就設計了「繞、落、回」三步走戰略，這就意味著嫦娥家族眾姐妹將擁有不同的命運和歸宿。

2007年10月24日，我國成功發射嫦娥一號衛星，2009年3月1日，嫦娥「大姑娘」按預定計劃受控撞月，為探月工程一期——「繞月探測」任務畫上了一個圓滿的句號。

2010年10月1日，嫦娥二號衛星發射成功，2012年12月13日，嫦娥二號衛星與圖塔蒂斯小行星由遠及近「擦肩而過」，首次實現我國對小行星的飛躍探測，嫦娥「二姑娘」成為我國第一個行星際探測器。

2013年12月14日，嫦娥三號探測器著陸月面，次日，著陸器和巡視器互拍成像，嫦娥三號任務圓滿成功，實現了我國首次地外天體軟著陸和巡視探測。嫦娥「三姑娘」也永久的留在了月面，遙望著地球家園。

2019年1月3日，嫦娥四號探測器成功登陸月背，成為人類歷史上首個在月球背面軟著陸和巡視探測的太空飛行器，至今狀態良好，未來，嫦娥「四姑娘」還將繼續月球背面的探索之旅。

月球家族中年長的幾位姐姐有一個的共同點，就是誰也不能再次回到娘家了。而嫦娥五號比幾位姐姐幸福多了，因為她從「月宮」瀟灑走一回後，還能捎點「特產」——月壤，再次回到地球母親的懷抱。

如今嫦娥五號探測器已成功發射

一路高歌奔向月球

讓我們期待她更精彩的旅程！