央廣網西安11月24日消息（記者劉濤 通訊員榮元昭）11月24日4時30分，長徵五號運載火箭從中國文昌航天發射場起飛，將重達8.2噸的嫦娥五號探測器精準送入地月轉移軌道。我國首次月球無人採樣返回任務大幕開啟，歷時16年的中國探月工程「繞、落、回」三步走迎來收官之戰。任務圓滿完成後，我國將成為世界上繼美國、前蘇聯之後第三個實現月球採樣返回的國家。
中國航天科技集團四院為此次任務的火箭系統提供了正推火箭、消氫點火裝置、碳碳密封環等產品，為嫦娥五號探測器提供了表採機械臂關節電機組件、電磁推力器組件和特種壓力傳感器，確保了發射任務圓滿成功。這些神秘的「法寶」，個頭小，不起眼，但全力護航，功不可沒。
正推火箭讓芯級分離更可靠
正推火箭是火箭飛行過程中為實現芯一級、芯二級可靠分離而研製的分離發動機，為級間分離提供動力的裝置。火箭芯一級工作結束後，正推火箭接到分離指令，開始點火工作，此時，發動機產生推力實現芯二級液體推進劑沉底，確保火箭按照預定程序完成任務。由航天四院41所研製的正推火箭兼具固體發動機和火工品的雙重特性，其工作時間長，可靠性要求高，環境條件極其苛刻，是目前運載火箭箭體使用的最大火工品。發動機固體動力推進劑，採用新型配方材料，具備低燃速、低殘渣的特點，能夠確保發動機產生強大推力的同時，不對火箭芯二級箭體產生損傷，而且比同類發動機更加綠色環保。
消氫點火裝置讓發射環境更安全
「長徵五號」運載火箭採用氫氧發動機，在點火前會向發射平臺周圍環境排放大量低溫氫氣。當氫氣與空氣混合濃度達到一定範圍時，遇到靜電或明火就會產生爆炸或爆轟，不僅損壞發射場的設備和設施，甚至會導致星箭俱毀的嚴重後果。為消除火箭發射前的大量低溫氫氣，徹底排除發射前的安全隱患，航天四院42所專門研製了消氫點火裝置。該裝置安裝在發射平臺上，能在火箭氫氧發動機工作前的2至3秒內，點燃火箭發射的「第一把火」，利用噴射的高溫、高速燃氣金屬粒子流，將發射前排出的大量氫氣在其未達到可爆炸最低濃度前先行消除，以保證運載火箭發射的安全性。該裝置採用了高安全性的藥劑材料，應用了先進的控制技術，確保能夠「準確、準時」點火，待消除氫氣後又能及時「熄火」。該裝置實施雙層保護設計，不僅能承受火箭發射時產生的高熱流衝擊，而且具有防爆功能，能避免裝置萬一失效可能引起的安全事故。
壓力傳感器和碳碳密封環全程護佑
此次探測器上搭載的兩款產品均應用於探測器推進分系統中，其中特種壓力傳感器作為航天四院44所一款較為成熟的產品，主要應用於監測推進劑貯箱壓力，為推進系統正常工作提供可靠的壓力數據監測。同時一款新型推力器組件—電磁推力器組件也得到應用，作為未來新型推進系統核心部組件之一，該電磁推力器組件具有相當大的加工難度，團隊克服困難，使產品滿足了大直徑薄壁加工、極易斷裂的材料特性、特殊的熱處理工藝、極高的表觀質量要求。
長徵五號的液氧煤油發動機由於採用高壓補燃技術，對相應部位密封產品的要求極高。航天四院43所研製的高強耐磨低滲透碳碳密封環主要用於長徵五號火箭4個助推的8臺120噸液氧煤油發動機氧泵二級端面密封，實現了低開孔率、高強度、高硬度、耐衝擊等特殊指標要求。
表取採樣關節用電機組件 助「挖土鏟」一臂之力
本次發射的嫦娥五號探測器將在軟著陸後，通過鏟取、鑽取兩種方式採集月球表面土壤並返回。航天四院401所研製的表取採樣關節用電機組件為首次「挖土」這一關鍵步驟的實現提供了技術支持，4臺電機組件分別安裝在著陸器機械臂關節內，為「挖土鏟」提供靈活動力。該型號電機組件首次攻克了靜磁力矩作為制動力矩使用、永磁材料高低溫性能變化應用等技術，為我國首次月面採樣返回提供了必不可少的動力。
月球表面的真空環境、巨大的晝夜溫差、沒有大氣保護的宇宙輻射，這些來自月球的考驗，都對這個提供動力源的關鍵組件提出了嚴苛的要求。電機組件要勁兒大、極度耐寒和耐熱、輕巧……他們自主提出了雙繞組電機組件方案，兩套繞組在同一殼體內完全電氣隔離，獨立工作，為任務完成上了「雙保險」。首次在宇航任務中提出靜磁力矩代替制動力矩方案，省去制動器環節，電機變得更小更輕。為了控制電機組件整體重量，將鋼材做結構件替換成密度更小的鋁合金，同時克服了鋁合金線膨脹係數大導致的內應力問題，電機組件變得更輕巧。為了讓電機組件適應月球表面的極端溫度，對-100℃到200℃溫差變化下永磁電機組件的性能變化，不斷進行資料收集、分析、仿真、論證、調整，直至最終滿足覆蓋整個任務周期。研製團隊將宇航用旋轉變壓器的出線由焊接延長引線改為直接出線，消除了焊接帶來的斷裂隱患，避免了任何一個小概率事件發生的可能性。