刊登日期 : 2020-12-09
经过十多天的飞行和工作，完成月球“挖土”、打包、举国旗、起飞等一系列高难度动作，“嫦娥五号”探测器即将从月球返航。这次“嫦娥奔月”被称为当代中国最复杂的一次航天任务，创造了5个“首次”。成功背后，“黑科技”功不可没，凝聚了当代中国无数航天人的智慧和心血。
创造当代中国航天史5个“首次”
嫦娥五号从发射到返回，预计历经23天，共有11个阶段，创造当代中国航天史上的5个“首次”：首次采样及封装地外天体；首次在地外天体起飞；首次在月球轨道交会对接；首次携带样本高速返回地球；也是首次储存、分析和研究月球表面样本。其中，月面“挖土”、月面起飞、月球轨道交会对接、高速再入返回地球被视为4大关键技术突破。
这次挑战史无前例，可谓步步惊心、环环相扣，任何一个环节出错，都可能让“嫦娥”无法顺利回家。
为了在月面“挖土”、打包，科研人员为嫦娥五号装备了挖土铲、机械臂（表采关节臂）和金刚钻（钻取子系统）：机械臂“指哪打哪”，精度可控制在1°以内，能耐受高温和辐射；金刚钻拥有三种工作模式，以及独创钻头，可以适用于不同情况的月球土壤。
为避免采集到的样本受到地球大气环境污染，嫦娥五号在月面就对样本进行密封“打包”，科研人员为此专门设计了打包装置（密封封装子系统），能够自动承接、封装月球样本，并进行密封保存。
当代中国探月三步走“收官作”
月面起飞又是一个难关。在地面发射火箭，要四平八稳，有完备的发射塔架系统，以及经过精确测算的起飞位置、飞行轨道，而月球表面并不具备这些条件，需要探测器“自力更生”，对起飞轨道设计、监测控制等有很高要求。
回家之前，嫦娥五号探测器的上升器与轨返组合体（轨道器、返回器）需要在38万公里外的月球轨道上，相对速度为零的状态下，进行无人交会对接，整个过程需要在21秒内完成，相对位置误差不能超过5厘米。加上月球轨道没有卫星导航服务，要克服月球引力影响，难度空前。
当代中国航天人为此研制了“抱爪式”对接机构，其重量轻、结构简单、对接精度高，好像航天器长出了“手”，两边同时用力，就能成功“牵手”。完成对接后，上升器中的样本要转移到返回器中，科研人员设计了“连杆棘爪式”转移机构，好像传送带一样，将容器单方向传递到返回器中，实现了对接和自动转移功能一体化，设计理念是世界首创。研究团队先后进行了661次对接测试、518次样本转移测试，以保证万无一失。
返回地球，则是“难中之难”。嫦娥五号的返回舱是以每秒11千米的超高速度进入大气层，而一般卫星、宇宙飞船的返回速度约每秒7.9千米。这意味着，嫦娥返回舱再入大气层时产生的热量会提高8-9倍，很容易被烧毁。中国为此在2014年发射了一个名为“小飞哥”的飞行器，模拟嫦娥五号返回舱返回地球的情况，成功突破航天器超高速再入返回的关键技术。
嫦娥五号“奔月”，标志中国探月工程环绕探测、落月探测和采样返回探测（绕、落、回）三步走战略圆满收官。国家航天局探月与航天工程中心副主任裴照宇表示，嫦娥五号既是收官之作，也是中国未来月球探测的奠基之作，是中国航天技术的一次重大跨越，将为中国未来进行载人登月和深空探测积累重要的人才、技术、物质基础。
