嫦娥五號探測器成功在月球著陸 「挖土機」開工大吉!

圖說：嫦娥五號探測器動力下降過程降落相機拍攝的圖像 來源/國家航天局（下同）

穩穩地，「仙女」降臨月宮。

北京時間12月1日23時11分，嫦娥五號探測器成功著陸在月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區，並傳回著陸影像圖。成功著陸後，著陸器在地面控制下，將正式開始持續約兩天的月面工作。

北京時間今天4時53分，探月工程嫦娥五號著陸器和上升器組合體完成了月球鑽取採樣及封裝。

月球「挖土機」，開工大吉！

圖說：嫦娥五號探測器軟著陸後降落相機拍攝的圖像

選址有講究

11月24日4時30分，我國在中國文昌航天發射場，用長徵五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒後，順利將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。

歷經一周的旅行，嫦娥「五妹」來到了「姐姐」們曾經或正在奮鬥的地方——月球。她順利地通過了安全軟著陸的考驗，這不僅是嫦娥「家族」與月球小別近兩年後的再次相逢，也意味著嫦娥五號距我國首次地外天體採樣返回的創舉，更近了一步。

據國家航天局消息，12月1日22時57分，嫦娥五號著陸器和上升器組合體從距離月面約15公裡處開始實施動力下降，7500牛變推力發動機開機，逐步將探測器相對月球速度從約1.7公裡/秒降為零。其間，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。

此次軟著陸的地點，雖然是月球正面，但卻是以前未曾探索過的區域。中國探月工程首任首席科學家、中國科學院院士、被譽為「嫦娥之父」的歐陽自遠曾表示，中國選擇的著陸點距離阿波羅計劃著陸點有上千公裡距離，將會迎來新的現象、新的發現。

嫦娥「五妹」降臨月宮，有且只有一次機會，必須一次成功。由於涉及採樣後上升器的月面起飛，因此，嫦娥五號落月也是為後續上升器月面起飛選擇「發射場」。和「姐姐」們相比，「五妹」對於著陸點的位置精度和平整度方面的要求近乎苛刻——著陸區域內無太高的凸起、無太深的凹坑，坡度要符合任務要求。

為了「選得準、落得穩」，嫦娥五號採用了「三姐」和「四姐」上應用的「粗精接力避障」方式。著陸上升組合體在飛到距離月面100米時會懸停一下，由中科院上海技術物理研究所、上海光學精密機械研究所研製的雷射三維成像敏感器利用高重頻、窄寬脈衝雷射，瞬時對月面實施高精度三維成像，為選擇精確的著陸點提供依據。之後，著陸上升組合體再斜向下飛行，邊下降邊注意避障，飛到選定著陸點的正上方後豎直下降，在距離月面較近時提前關閉主發動機，然後利用著陸腿的緩衝實現軟著陸。

降落過程中，嫦娥五號著陸上升組合體在距離月面較近時，主發動機會激起月塵，容易觸發月塵汙染星敏感器，從而影響上升器後續的月面起飛。為此，科研人員特別設計了與「五妹」的互動環節「天黑請閉眼」——在距離月面一定高度時把星敏感器的鏡頭蓋起來，等「五妹」接到「通知」再將敏感器蓋子打開時，已是平安落月之後月塵散去。

「挖土」不輕鬆

長久以來，各國科學家對月球的「土壤」一直抱有極大興趣。50年前，蘇聯月球16號將101克月壤樣本帶回地球，這是人類歷史上第一個實現月球無人自動取樣並送回地球的探測器。此次，嫦娥「五妹」的挑戰更艱巨：帶回大約2千克的月壤。

2千克月壤的價值有多大，或許能從歐陽自遠在一場科普講座中的表述來感受。中國現在僅有的1克月壤，是中美恢復建交後美國贈送的。這1克實在太過珍貴，我國科研人員只敢拿出0.5克，絞盡腦汁做各種科研，不讓中國在這一領域落伍。另外0.5克，則存放在了北京天文館中，能讓國人有親眼目睹月壤的機會。

自從1976年蘇聯「月球20」號探測器採樣後，人類已經44年沒有重新獲得月球饋贈的「伴手禮」了。

今晨，嫦娥五號已經開工「挖土」了！科研人員為嫦娥「五妹」設計了兩種「挖土」模式：鑽取和表取。探測器隨身攜帶了鑽取採樣裝置、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2千克月壤，並進行密封封裝。

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表示，經過論證，兩公斤是數量上不算少、工程上可實現的。「但是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。不管帶多少，都是成功。」

帶回月球「伴手禮」，顯然不是件容易的事。嫦娥系列探測器及火星探測器總指揮、總設計師顧問，「人民科學家」葉培建院士介紹，「阿波羅」飛船載人登月時就發現月球上有水，但帶回的樣本密封出現了問題，搞不清是在月球上有水還是在地球上被汙染了。因此，要在1/6地球重力環境下無人採樣和封裝非常不易——不僅鑽取的月壤必須原原本本，不能破壞原有的層次結構；而且採樣之後，也不能有任何汙染，還要經得起返回時的各種惡劣環境。

截至記者發稿，著陸器和上升器組合體正按計劃進行表取採樣。

返回很「刺激」

嫦娥「五妹」的「回家」之路，並不比作客他鄉輕鬆，倒不是「近鄉情更怯」，而是「近鄉更小心」——完成採樣任務後，攜帶月球樣品的上升器從月面起飛，與軌返組合體交會對接，把樣品轉移到返回器後上升器與軌返組合體分離。隨後，軌返組合體踏上歸途，二者在以接近第二宇宙速度飛到距地球數千公裡時分離。最終，返回器採用半彈道跳躍再入方式再入地球大氣層，落至預定的著陸場。

全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩介紹，「回家」途中，上升器會從著陸器上起飛。由於上升器的火焰噴射之後會碰到著陸器，可能產生幹擾上升器的力，做到對上升器的良好操控是一大難點。此外，著陸器可沒法做到像地球上的發射塔架那樣配置火箭導流槽，因此上升器要克服月面起飛軌道設計、月面起飛測控和發動機羽流導流等難題。

進入月球軌道後，上升器要與軌返組合體對接，並把樣品轉移到返回器中。在月球軌道展開無人交會對接，這在世界上是第一次。要知道，在地球軌道上交會對接，一般是「小追大」，如「神舟」飛船追「天宮」；而在月球軌道上交會對接，軌返組合體追上升器是「大追小」，所以難度更大，稍微控制不好就會偏離到太空中。

離家越近，越要小心。返回器經由軌道器送到地球附近時，速度會逼近第二宇宙速度（11.2千米/秒）。要知道，普通返回式衛星返回地球時基本都是第一宇宙速度（7.9千米/秒）級別。如果以接近11.2千米/秒的速度直接衝進大氣層，巨大的摩擦和衝擊可能會讓返回器焚毀。因此，返回器將採取在大氣層邊緣多次「打水漂」的返回方式，進行多次減速。其中每一次與大氣的接觸都需要經過精準計算，最終讓返回器以安全速度衝入大氣，通過氣動減速和降落傘減速等方式，準確、安全地降落在預定著陸場。

隨著探月工程三期收官之戰嫦娥五號探測器的成功發射，中國探月工程在空間科學探測領域已實現多個「首次」。未來，我國探月工程四期將構建月球科研站基本型，這一基本型由運行在月球軌道和月面的多個探測器組成。基本型將具備月球科學技術研究、資源開發利用技術驗證的能力，並與國際同行合作，建設國際月球科研站。而在我國探月工程四期的月球極區探測任務規劃中，嫦娥七號將對月球南極地形地貌、物質成分、空間環境等進行綜合探測。嫦娥八號除繼續開展科學探測試驗外，還將進行關鍵技術的驗證。

新民晚報記者 郜陽

【嫦娥五號大事記】

11月24日 4時30分

長徵五號遙五運載火箭將嫦娥五號探測器發射升空，開啟我國首次地外天體採樣返回之旅。

11月24日 22時06分

嫦娥五號探測器完成第一次軌道修正。

11月25日 22時06分

嫦娥五號探測器完成第二次軌道修正。

11月28日 20時58分

嫦娥五號探測器成功實施「剎車」制動，順利進入環月軌道飛行。

11月29日 20時23分

嫦娥五號探測器再次實施制動，進入近圓形環月軌道飛行。

11月30日 4時40分

嫦娥五號探測器組合體成功分離。

12月1日 23時11分

嫦娥五號探測器實施動力下降並成功著陸，準備在預選區域開展月面採樣工作。

12月2日 4時53分

探月工程嫦娥五號著陸器和上升器組合體完成了月球鑽取採樣及封裝。