厲害了,嫦娥五號的四個「首次」成就!

2020年11月25日22時06分，由中國空間技術研究院研製的「嫦娥五號」太空飛行器探測器在海南文昌衛星發射中心順利發射升空，它將實現無人對於月球隕坑內部的土壤取樣，屆時將會足足具體兩公斤的月球土壤被帶回。之前的蘇聯Luna16探測器整體落月，最終帶回的月巖樣品只有100克。雖然美國前前後後已經帶回過幾百千克的月巖樣本，但並不是月球背面隕坑裡的，更接近地幔的土壤，所以需要的探月技術更複雜，材料更先進。而這一次發射的嫦娥五號就完成了四個自我的首次突破。讓我們看看是些什麼方面吧：

一、第一個首次：鑽取月壤，無汙染封裝

「嫦娥」五號計劃在月面採集 2 千克土壤樣品，通過兩種不同的方式獲取不同的部分的土壤，方便對於月球的進一步的研究。 一種方式是在月球上降落之後，通過鑽取器來鑽取，獲取深度為 2 米的月球樣品。另一種方式是用機械臂的電鏟鏟取月球表面的土壤，這一部分的土壤可能含有月球的特殊的月球信息。為了使獲取的樣品儘量保持原樣，層次結構不被破壞。此外還要在月面真空環境下完成樣品封裝，並帶回地球，所以整個環節必須分毫不差。蘇聯曾經也在這一方面吃了不少苦頭，蘇聯曾多次嘗試月面採樣，卻僅僅成功過3次，共帶回樣品 300 多克，這其中的難度可想而知。 鑽取過程中也可能有未知的困難，由於不能保證所鑽取的土壤是否有堅硬的巖石，或者有其他堅硬的礦物質，這樣在鑽取過程中機器零部件的運動磨損和熱脹冷縮情況也難以捉摸。我國科研人員對這一鑽探過程在實驗室進行了反覆的實驗，想像了各種不同的情況，通過模擬月壤情 況，對「嫦娥」五號的採樣器進行驗證，檢測 鑽取過程遇到阻力時的狀況，將可靠性提升到最高。

二、第二個首次：從月面起飛

這次探測器的任務還有返回，而不是像前幾個嫦娥兄弟們留在月球（嫦娥三號和嫦娥四號完成任務後就留在了月球）。完成月面採樣後，嫦娥五號的上升器與著陸器分離，上升器獨自從月面起飛。這一過程是完全自主的，不能確定其姿態，與地球上發射火箭不同，地球上發射火箭可以人為的控制設計發射平臺，但是月球上難以保障有好的發射平臺，且工作人員對其控制也難以保障，所以如何升月，是一項十分複雜的新技術，就好比在月球上自動發射火箭，其中的技術要求極高。

第三個首次：對接上升器與軌道器

在上升器進入月球軌道後，採集的樣本需要被送到軌道器中，這就需要與軌道器實現對接。但是對接高度是在距離地球有38萬千米以外的太空進行，地球上的技術人員根本無法提供數據和測控的支持，只能依靠提前設計的人工智慧控制完成。就是說，太空對接這一過程，依靠的是提前設計的程序進行控制，也就是說月球軌道上如果出現任何一點沒有預料的變化都有可能令對接失敗。就算在完成對接後，將樣品從上升器送進返回器裡，也是一項難度較大挑戰。

第四個首次：接近第二宇宙速度返回地球

在嫦娥五號的返回器返回地球的時候，速度將達到11.2千米每秒的第二宇宙速度，如果像「神舟」系列飛船一樣採用「一頭扎進大氣」的方式的話，返回器肯定會因為速度過快，而被高溫燒毀。所以要將它減速至 7.9 千米每秒的第一宇宙速度進入地球軌道，才能夠安全的將它降落到指定位置， 但是這些都有很大難度。 我國選擇了「彈跳式」再入返回技術，類似於我們小時候打水漂的方式在進入大氣層階段把速度降下來。這需要精準的計算和控制，每一次的彈跳的有計算準確，同時還要配合多臺的小型發動機進行位置調整。避免被彈出大氣外，再也會不來了。當這些都圓滿的完成後，才能準確降落至內蒙古中部的預定降落場中。而飛行器從月球軌道回家，採用「彈跳式」進入大氣層的方式，僅有蘇聯採用過。