11月24日凌晨，瓊北古邑，椰林深處，中國文昌航天發射場。
身強體壯的「胖五」長徵五號運載火箭再一次從這裡刺入蒼穹，帶著「五姑娘」嫦娥五號探測器飛向遠在38萬公裡外的月球。這標誌著探月工程「繞」「落」「回」三步走的收官之戰正式拉開大幕。
對於月球這個地球唯一一顆天然衛星，中國人探索的腳步從未停歇。此前，我國已經完成了嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、再入返回飛行試驗和嫦娥四號等5次任務，實現了繞月探測、落月探測和巡視探測。
如今，中國航天的腳步要再往前邁出一步——採樣返回，即發射嫦娥五號探測器落月，獲取月壤樣品並返回地球。這是我國首次無人月球採樣返回任務。
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告訴記者，作為我國探月工程「繞」「落」「回」三步走的收官之戰，嫦娥五號任務有望實現我國航天史上的多個「首次」。
嫦娥五號探測器在軌工作效果圖，航天科技集團八院供圖。
從「月宮」瀟灑走一回再捎點「特產」
隨著嫦娥五號的成功發射，人們的目光又一次聚焦嫦娥家族：與嫦娥家族中前幾位姐姐相比，嫦娥「五姑娘」有什麼不同，她在大家族中又扮演著什麼角色，發揮著什麼作用？
「首先是『外貌』即外觀造型不同。」據中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器副總設計師阮劍華介紹，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、返回器等四器組成。
這四器就像「糖葫蘆」一樣，每一個都是單獨的個體，放在一起還能組合，比如著陸器和上升器「抱」在一起，就組合成了「著上組合體」，軌道器和返回器組合，就成了「軌返組合體」。四器「串」在一起，則構成了一個完整的探測器。
相應地，嫦娥「大姐」和「二姐」分別是一顆單獨的衛星，「三姐」和「四姐」則是由著陸器和月球車「兩器」組成。
從這個角度來說，嫦娥「五姑娘」是嫦娥家族裡結構最為複雜的探測器。
嫦娥「五姑娘」承擔的使命、任務目標也比較特殊。與前幾位姐姐不一樣，「五姑娘」要實現我國首次在地外天體無人採樣返回，開展月球樣品地面分析研究。
阮劍華介紹，探月工程從立項之初，就設計了「繞」「落」「回」三步走戰略，這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」，也因此成了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。
從此，嫦娥「三姑娘」永久留在了月面，常駐「廣寒宮」，和玉兔號月球車一起，遙望地球家園。
2019年1月3日，嫦娥四號探測器成功登陸月球背面，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」還將和玉兔二號月球車一起，繼續月球背面的探索之旅。
嫦娥家族此前的幾位「姐姐」，還有一個共同點，就是誰也不能再次回到「娘家」，要麼留在月球，要麼去了更遠的深空。相比之下，嫦娥「五姑娘」就幸福多了：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，接下來採樣返回的旅程更加值得期待。
取月壤「鑽」「鏟」「挖」「夾」十八般武藝齊上陣
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。
裴照宇表示，來自中國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，設計了兩種「挖土」模式：鑽取和表取。
當著陸上升組合體軟著陸在月球表面，嫦娥「五姑娘」就開始了為期2天的月面工作。
「五姑娘」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」，將採取深鑽、淺鑽，以及「鏟土」「挖土」「夾土」等方式，採集約2公斤月壤，並進行密封封裝。
這之後，「五姑娘」再經月面起飛、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。
完成月面工作後，「五姑娘」就要踏上「回娘家」的旅程了。
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的另一個「首次」——月面起飛上升。
完成月壤採樣封裝後，「五姑娘」的上升器，要準備月面點火起飛，這是一個高難度科目。
人們對於火箭的點火起飛較為熟悉，那是有一套完備的發射塔架系統的，點火起飛位置也經過精確測算，飛行軌道同樣是一遍遍計算好的。
相應地，月面起飛就有所不同了，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「五姑娘」回家。
阮劍華說，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。這就給起飛帶來很大的難度。
此外，「五姑娘」還要克服地月環境差異、發動機羽流導流空間受限等難題。月面起飛時，「五姑娘」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」，而必須依靠太空飛行器「自力更生」，實現起飛時自主定位、定姿。
阮劍華說，為了確保「五姑娘」上升器能夠順利起飛上升，中國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。
在太空打水漂再入返回地球家園
當著陸器託舉上升器實現月面起飛上升後，嫦娥「五姑娘」將一路飛奔，直到月球軌道。
在這裡，上升器還要和軌返組合體交會對接，把採集到的月壤轉移到返回器。
裴照宇告訴記者，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，在人類航天史上也是第一次。
據他介紹，人類此前3次無人月球採樣任務，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月球軌道交會對接技術，這為研製團隊帶來了極大的挑戰。
來自航天科技集團五院的嫦娥五號研製團隊，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，為嫦娥「五姑娘」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。
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。一般從近地軌道返回的太空飛行器，其速度大多為每秒8公裡的第一宇宙速度。
可別小看了這每秒3公裡的「速度差」。
五院的科技人員做了一個類比：就好像扔石頭，同樣一塊石頭，從一層樓扔下去的速度，和從十幾層樓扔下去的速度肯定不一樣。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。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。
阮劍華說，航天科技集團五院嫦娥五號探測器的設計師們，為此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。」
現在，發射成功，只邁出了嫦娥五號任務的第一步。裴照宇說，接下來嫦娥五號還將經過11個階段，20餘天的在軌飛行過程，最終才能完成「挖土」並返回地球。期待嫦娥五號後續精彩旅程，期待榮耀歸來的那一刻！
中青報·中青網記者 邱晨輝 通訊員 龐丹