嫦娥五號探測器成功落月,從飛行試驗線路需面對那些困難和重要任務...

嫦娥五號登陸月球到探測器成功落月取得月壤，對於我們中國來說，無疑是一件重大事件，也是定能載入史冊的大事。實現「可上九天攬月」的壯舉。可喜可賀！但同時我們應該看到這只是探索宇宙奧秘的第一步，比起美國、俄羅斯等國家，航天事業還有更多的事情等著我們一代又一代取做。mg2EETC-電子工程專輯

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嫦娥五號返回速度為第二宇宙速度，不是因為它離去的速度是第二宇宙速度。 嫦娥5號在進入月球環月軌道時，已經經過多次剎車減速為環月軌道速度了。而返回時受地球引力的作用，返回器處於一直加速飛行狀態。 抵達地球時，速度加速為第二宇宙速度。mg2EETC-電子工程專輯

嫦娥5號是對未來的一次突破，整個探月計劃可以歸納為，發射升空後，嫦娥五號探測器著陸器和上升器組合體落月，然後嫦娥五號進行為期2天左右的樣本採集工作，最後通過上升器返回太空，通過停留在月球軌道上的軌道器和返回器組一起變軌回到地球軌道，最後，帶著那充滿希望的2千克月球土壤實現回到地球的壯舉。mg2EETC-電子工程專輯

中國航天局傳來重大利好消息，經過一周的在軌運行準備，嫦娥5號月球探測器於昨日（12月1日）23點，成功在月球正面預選區著陸，並向地面控制中心傳回圖像證明其工作狀態正常。嫦娥5號登月探測是中國邁入載人登月的關鍵一步，此次成功著陸預示著中國對如何登陸月球表面已經擁有了足夠的技術儲備，嫦娥5號的技術目標是從月球表面，採集2千克土壤樣本，並最終將樣品送回地球，現在著陸月球表示整個計劃已經順利走完了一多半，並已經成功渡過了登月這個關鍵節點。mg2EETC-電子工程專輯

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中國嫦娥五號半彈道式返回

半彈道返回方式的過載人體能夠承受。如果再加一句話，半彈道式方式還可以降低再入過程中的熱流密度，也就是降溫。但這一點沒有第一條那麼重要。mg2EETC-電子工程專輯

我們都知道第一宇宙速度是7.9公裡/秒。這個速度對於環地飛行的太空飛行器來說基本夠用了。但是對於要擺脫地球引力訪問月球、火星等地外天體來說就差出一截了，此時的速度就必須增加到第二宇宙速度約11.2公裡/秒。如此一來，這些執行地外考察任務的太空飛行器返回時的動能就是同等重量環地太空飛行器的2倍！如此高的動能，在同樣的大氣層再入路徑下就意味著要承受2倍的衝擊力甚至更高。對於無人太空飛行器還好說，對於載人太空飛行器就必須考慮裡面的航天員能否承受了。然而很遺憾，人體無法承受這樣的巨大過載：例如蘇聯1968年9月發射的探測器-5是人類首顆繞飛月球並成功返回地球的太空飛行器，採用了簡單的彈道式再入，再入過載高達16g。mg2EETC-電子工程專輯

前述的「luna」月球探測器的過載更是高達50g！而人體能承受的最大過載也就9-10g。那麼，能不能先減速到第一宇宙速度呢？理論上沒問題，但實際呢：如果一個15噸的太空飛行器從月球返回，在地球附近將其減速到第一宇宙速度經計算需要消耗燃料100噸。這顯然已經超出了任何國家的經濟承受能力。mg2EETC-電子工程專輯

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嫦娥五號探測器著陸月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北

探測器進行快速姿態調整，逐漸接近月表。此後進行障礙自動檢測，選定著陸點後，開始避障下降和緩速垂直下降，平穩著陸於月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區。著陸過程中，著陸器配置的降落相機拍攝了著陸區域影像圖。mg2EETC-電子工程專輯

成功著陸後，著陸器在地面控制下，進行了太陽翼和定向天線展開等狀態檢查與設置工作。中國國家航天局探月與航天工程中心主任劉繼忠評價：「這次落月過程非常完美，一切都是按程序來進行，今天落的精度也是在我們的設計範圍之內，整個落月過程，從整個設計來講，基本上也是繼承了嫦娥三號、嫦娥四號落月經驗，並且在這個基礎上，進行了一些優化，應該說落的精度更高。」mg2EETC-電子工程專輯

嫦娥五號對於著陸點的位置精度和平整度方面的高要求是空前的

嫦娥五號探測器將採用無人交會對接的方式從月球取回兩公斤月壤。嫦娥系列探測器及火星探測器總指揮、總設計師顧問，中國航天科技集團五院技術顧問葉培建說：「月球採樣別人是幹過的，但中國人幹的是很有中國元素的，它的元素就在於我們這一次採樣既有表取又有鑽取，而且數量很大。因為全世界有阿波羅的太空人拿回來的東西很多，但無人是很少的，我們這次可以採兩公斤是相當多的。第二個是到目前為止，我們所有太空飛行器裡面技術這是最複雜的一個，為我們將來載人登月做了很好的技術準備，全部過程是一樣的，只不過一個有人一個沒有人。所以我覺得這一步如果最後完全能夠成功，給我們的『三步走』真正畫了個圓滿句號。」mg2EETC-電子工程專輯

嫦娥五號任務的落月和近月制動一樣，都是只有一次機會，必須一次成功，因此，和嫦娥三號、嫦娥四號相比，難度係數分毫不減。同時，由於涉及採樣後上升器的月面起飛，所以，嫦娥五號落月過程也是為後續上升器月面起飛選擇「發射場」的過程。mg2EETC-電子工程專輯

相較於嫦娥三號、嫦娥四號，嫦娥五號對於著陸點的位置精度和平整度方面的高要求是空前的，需要一個著陸區域內無太高凸起、無太深凹坑，坡度要符合任務要求。中國國家航天局探月與航天工程中心三期部副部長王瓊介紹，這一次，嫦娥五號著陸於月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區，這個地區是此前從未有人到達以及探測過的地點。王瓊說：「呂姆克山脈以北的區域在我們選定的預選著陸區裡邊，它是一個比較大的範圍，它包住了一部分呂姆克山區域，但是最終我們選定的著陸點是在呂姆克山的偏東偏北位置，那一塊綜合考慮了地形的平坦度，包括著陸的可行度，還有科學的價值等，多個方面進行權衡選擇這麼一個地方，那塊是平原。」mg2EETC-電子工程專輯

雖然嫦娥五號探測器的落月地點是充分權衡了科學價值和著陸風險的結果，但是，落月過程就是邊飛行邊找尋落點，在15分鐘內完成，約600公裡外的全程自主跳傘。mg2EETC-電子工程專輯

進一步突破月面「軟著陸」控制技術，確保精確測距，精準控制

「剎車指令員」是中國航天科工集團有限公司研製的γ關機敏感器。先於探月任務，該團隊研製的γ高度控制裝置已經在神舟飛船任務中成功應用，通過讓返回艙「軟著陸」保障太空人的人身安全。γ射線具備受外部環境幹擾小的特點，正是由於γ射線「最強」精度的特點，這種利用γ射線測高的機制被應用到了對精度、可靠性要求最高的載人航天和探月任務中。mg2EETC-電子工程專輯

專家介紹，月面環境複雜、特殊，從測「地」到測「月」，要進一步突破月面「軟著陸」控制技術，確保精確測距，精準控制。當嫦娥五號從環月飛行轉到月面著陸工作階段時，通過開啟發動機控制自身向月球緩慢下降，隨著落月過程的開始，置於嫦娥五號底部的γ關機敏感器便實時測量嫦娥五號與月面的距離。當γ關機敏感器探測到距月面不到5米高度時，發出關機指令關閉軌控和姿控發動機。這個關機指令的發出，是實現「嫦娥落月」的關鍵動作，這一瞬間，決定著「落月」任務的成敗。隨著發動機反推力的撤離，探測器減速慢行「軟著陸」，嫦娥姿態優美地「翩然」落月。mg2EETC-電子工程專輯

來源：央廣新聞、光明網、公眾號asiavikin、mg2EETC-電子工程專輯