作為我國探月工程「繞、落、回」三步走中的收官之戰，不同於中國探月工程嫦娥家族的其他探測器一去不復返，嫦娥五號將有望實現中國航天史上的多個「首次」。每個「首次」都意味著全新的挑戰，每一步都堪稱「步步驚心」。
一是首次月面自動採樣，兩種「挖法」齊上陣。
這個階段，嫦娥五號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。來自中國航天科技集團五院的設計師們精心設計了兩種「挖土」模式：鑽取和表取。當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。
「只有一次機會！」中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器系統副總設計師彭兢介紹：「我們將可能遇到設備故障、突發情況等諸多風險，對月壤狀況也不知情。為了避免各種不可抗力帶來的意外，在地面上進行了無數次試驗，反覆調教機械臂。」
二是首次月面起飛上升，全靠嫦娥五號「自己完成」。
當完成月面工作後，嫦娥五號就要回家了，但嫦娥五號想帶著月壤回來可不容易。眾所周知，運載火箭在地面起飛是有一套複雜的系統和龐大的地面隊伍作保障和支撐的。而月面起飛就完全不同，沒有一馬平川的起飛地，更沒有成熟完備的發射系統。
「著陸器就相當於上升器的發射塔架，月球表面環境複雜，著陸器不一定是四平八穩的狀態，這就給月面起飛帶來更大的挑戰。此外，這一切都要靠嫦娥五號自己在38萬公裡之外的月球上獨立完成，難度和風險可想而知。」彭兢說。
三是首次實現月球軌道交會對接，「千裡穿針、一氣呵成」。
當著陸器託舉上升器實現月面起飛上升後，嫦娥五號便開始一路飛奔。但僅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中。
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，也是人類航天史上的首次，這為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，設計師們為嫦娥五號精心設計了交會、對接、樣品轉移、組合體運行、軌返組合體與對接艙分離等一系列關鍵動作，助推嫦娥五號實現對接。
「這種國際上的新興方案，在地面上已經進行了上千次的模擬，但其難度卻是千裡穿針，要求一氣呵成。」中國航天科技集團八院嫦娥五號軌道器技術總負責人查學雷說。
四是首次帶月壤高速再入返回地球，打一個「太空水漂」。
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公裡的差別，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的速度肯定不一樣。」彭兢說。
為此，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。
此外，月壤來到地球以後，也是我國首次大規模進行月壤樣品的處理、分析和研究，相關的配套實驗設施和設備已經準備就緒。
為什麼去月球「挖土」？
「舉杯邀明月，對影成三人。」
作為地球唯一的「小夥伴」，月球是我們每個人從出生那天起就「最熟悉的陌生人」，是那個我們每當夜幕降臨總會出現在天空中的仰望。
就像一面鏡子，月亮映照著蒼茫大地，也讓我們從中更好地認識自己。月球探測的每一個大膽設想、每一次成功實施，都是人類認識和利用星球能力的充分展示。
月壤即月球的土壤，對地球人來說蘊藏著巨大的科學價值。為了去月球「挖土」，主要航天國家都「很拼」。
蘇聯月球16號探測器從月球取回了一塊101克的小樣本，月球20號探測器和月球24號探測器則分別採集到了55克與170克樣品。
1969年7月至1972年12月間，美國通過阿波羅11號到阿波羅17號載人飛船實施了7次載人登月任務，除了阿波羅13號因發生故障中途返回，其餘6艘飛船皆完成登月，成功將12名航天員送上月球，共帶回月壤和月巖樣品約382千克。
嫦娥五號任務，既是收官之作，更是奠基之作。國家航天局探月與航天工程中心副主任、嫦娥五號任務新聞發言人裴照宇表示，嫦娥五號任務是我國探月工程「繞、落、回」三步走中「回」這一步的主任務，要實現月球表面採樣返回。這次任務相比我們已經實施的繞月探測、落月探測來說，是一次新的、更大的技術跨越。
「我們這次的目標是帶回約2千克月壤。經過論證，2千克數量上不算少，工程上可實現。但作為對這次任務的考核，我們的目標是採樣返回。採到樣品返回地球，就是成功。」裴照宇說。
「月球是我們地球的唯一天然衛星，更是我們地球的戰略制高點。」中國探月工程三期總設計師胡浩認為，「因為月球有它獨特的條件，它的位置、環境、資源都非常獨特，不光是對航天技術、科學認識的後續發展，包括對經濟社會建設的後續發展，都有十分重要的意義。」
這位嫦娥「五姑娘」為什麼不一般？
「此次嫦娥五號探月任務將有望創造5個『中國首次』：一是地外天體的採樣與封裝，二是地外天體的起飛，三是月球軌道交會對接，四是攜帶樣品高速地球再入，五是樣品的存儲、分析和研究。這在我國都是首次。」國家航天局探月與航天工程中心副主任、探月工程三期副總設計師、嫦娥五號任務新聞發言人裴照宇介紹道。
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樣的角色？
——承擔使命不同
與嫦娥一號至嫦娥四號4位「姐姐」不一樣，「五姑娘」要完成中國探月工程「繞、落、回」三步走的最後一步。嫦娥五號任務的成功實施，將實現中國首次在地外天體無人採樣返回。
發射成功後，「五姑娘」將經過11個階段，20餘天的在軌飛行過程，採集約2000克月球樣品返回地球。
——外觀造型不同
與嫦娥一號、二號、三號、四號相比，「五姑娘」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，但它們也能組合在一起。
此外，4器「串」在一起則構成了一個完整的探測器。而嫦娥一號和嫦娥二號分別是單獨的衛星，嫦娥三號和嫦娥四號是由著陸器和月球車「2器」組成。而嫦娥五號則是由4器組成，因此「五姑娘」是家族裡結構最複雜的探測器。
——任務目標不同
「五姑娘」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，「五姑娘」探測器將重點實現三大工程目標：一是要突破一系列關鍵技術，提升中國航天技術水平；二是要實現首次地外天體自動採樣返回，推進中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，「五姑娘」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。
為什麼發射要選在凌晨？
此次發射的時間在凌晨，為什麼嫦娥五號要選擇凌晨升空？中國航天科技集團一院總體部設計師錢航表示，主要原因是便於奔月軌道設計、減少太陽活動影響、利於信號傳播及觀測等。
月球探測與火星探測一樣，都屬於深空探測。錢航說，在火箭發射軌道設計上，要考慮到地月相對位置關係。此次凌晨發射最有利於奔月軌道的設計。
錢航介紹，長徵五號選擇在凌晨飛向宇宙，此時地球正好把太陽光直接遮蔽住，避免了過多太陽輻射的影響。錢航還表示，天氣條件對於航天發射至關重要。在凌晨，天氣狀況比較穩定，雲層更少，有利於火箭發射及信號的傳播。同時，可更好地利用望遠鏡等天文設備，對觀察到的發射情況做出總結。此外，由於凌晨整體環境亮度較低，火箭噴射火焰飛向太空時非常顯眼和突出，有利於地面光學和測量設備跟蹤到目標，收集相關信息。本版稿件據新華社、央視、中新