嫦娥五號任務最重要的目標就是“采樣返回”。這也是中國“探月工程”規(guī)劃的“繞、落、回”中的第三步。具體的工程目標是三個方面：一是突破跟采樣返回相關的新的一些關鍵技術。二是實現(xiàn)地外天體的自動采樣返回。三是進一步完善探月工程體系，為載人登月和深空探測奠定一定的人才、技術和物質基礎。<br> 嫦娥五號任務由國家航天局組織實施，具體由工程總體和探測器、運載火箭、發(fā)射場、測控與回收、地面應用等五大系統(tǒng)組成。國家航天局探月與航天工程中心為工程總體單位，中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院抓總研制運載火箭系統(tǒng)、中國空間技術研究院抓總研制探測器系統(tǒng)。中國衛(wèi)星發(fā)射測控系統(tǒng)部負責組織實施發(fā)射、測控與回收。中國科學院國家天文臺抓總研制地面應用系統(tǒng)，負責科學數(shù)據(jù)和樣品的接收、處理、存儲管理等工作。<br> 嫦娥五號探測器總重8.2噸 ，由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成，后續(xù)在經(jīng)歷地月轉移、近月制動、環(huán)月飛行后，著陸器和上升器組合體將與軌道器和返回器組合體分離，軌道器攜帶返回器留軌運行，著陸器承載上升器擇機實施月球正面預選區(qū)域軟著陸，按計劃開展月面自動采樣等后續(xù)工作。<div> <br></div> 嫦娥五號的發(fā)射任務由長征五號遙五運載火箭承擔 ，此次發(fā)射任務是中國新一代大推力低溫液體運載火箭--長征五號系列運載火箭的第六次發(fā)射。 嫦娥五號是中國航天迄今為止最復雜、難度最大的任務之 <div>1.首次月面采樣返回<br>從月球表面采樣樣品返回，是這個任務的核心。嫦娥五號將在月面選定區(qū)域著陸并采集月壤，實現(xiàn)中國首次月面自動采樣。<br><br>2.首次月面起飛上升<br>完成月球表面樣品采集工作后，上升器就要帶樣品起飛上升，與軌返組合體對接。月球表面環(huán)境復雜，著陸器不一定是四平八穩(wěn)的狀態(tài)，很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，給起飛帶來了很大的難度。<br><br>3.首次實現(xiàn)月球交會對接<br>當著陸器托舉上升器實現(xiàn)月面起飛上升后，僅僅依靠上升器是不可能實現(xiàn)返回地球的。它需要飛到月球軌道上，在這里與軌返組合體交會對接，把采集到的月壤轉移到返回器。嫦娥五號采用具有世界先進水平的月球軌道交會對接技術，實現(xiàn)上升器與返回器等的對接，完成樣品的交接。<br><br>4.首次帶月壤高速再入返回地球<br>月球距離地球有38萬公里遠，返回器還攜帶著2千克的月壤樣品。返回時，飛行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的航天器速度大多為每秒8公里的第一宇宙速度。以這樣的速度進入大氣層，很容易因高溫而被燒毀。要在進入大氣層階段把速度降下來，所以飛行試驗器返回艙選擇了半彈道“跳躍式”再入返回技術。這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是高速進入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面。<br></div> <div><br></div>運行歷程 發(fā)射入軌<br> 2020年11月24日4時30分，長征五號遙五運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空 ，火箭飛行約2200秒后，順利將探測器送入預定軌道。<br>長征五號遙五運載火箭將嫦娥五號探測器發(fā)射升空<br>太空運行<br>? 軌道修正<br> 2020年11月24日22時06分，嫦娥五號探測器3000N發(fā)動機工作約2秒鐘，順利完成第一次軌道修正，繼續(xù)飛向月球。本次嫦娥五號任務發(fā)射入軌精度較高，軌道修正量很小。截至第一次軌道修正前，嫦娥五號探測器各系統(tǒng)狀態(tài)良好，已在軌飛行約17個小時，距離地球約16萬公里 。<br>2020年11月25日22時06分，嫦娥五號探測器兩臺150N發(fā)動機工作6秒鐘，順利完成第二次軌道修正。截至第二次軌道修正，嫦娥五號探測器已在軌飛行約41小時，距離地球約27萬公里，探測器各系統(tǒng)狀態(tài)良好，地面測控通信各中心和臺站跟蹤正常 <br>? 近月制動<br> 嫦娥五號近月制動示意圖<br>2020年11月28日20時58分，嫦娥五號探測器經(jīng)過約112小時奔月飛行，在距月面400公里處成功實施3000牛發(fā)動機點火，約17分鐘后，發(fā)動機正常關機，順利進入環(huán)月軌道 。<br>2020年11月29日20時23分，嫦娥五號探測器在近月點再次“剎車”，從橢圓環(huán)月軌道變?yōu)榻鼒A形環(huán)月軌道 。<br>? 組合分離<br> 2020年11月30日4時40分，在科技人員精確控制下，嫦娥五號探測器組合體順利分離，將擇機實施月面軟著陸 [9] 。<br>? 月面著陸<br> 月面起飛瞬間<br>2020年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15千米處開始實施動力下降，7500牛變推力發(fā)動機開機，逐步將探測器相對月球速度從約1.7千米/秒降為零。期間，嫦娥五號探測器進行快速姿態(tài)調整，逐漸接近月表。此后進行障礙自動檢測，選定著陸點后，開始避障下降和緩速垂直下降。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(jīng)51.8度、北緯43.1度的呂姆克山脈以北地區(qū)，并傳回著陸影像圖 。<br>? 采樣工作<br> 2020年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鉆取采樣及封裝 。<br>2020年12月2日22時，經(jīng)過約19小時月面工作，探月工程嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動采樣，并已按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。采樣和封裝過程中，科技人員在地面實驗室根據(jù)探測器傳回數(shù)據(jù)，仿真采樣區(qū)地理模型并全程模擬采樣，為采樣決策和各環(huán)節(jié)操作提供了重要依據(jù)。著陸器配置的月壤結構探測儀等有效載荷正常工作，按計劃開展科學探測，并給予采樣信息支持 。<br>? 月面起飛<br> 12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發(fā)動機工作約6分鐘，成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環(huán)月軌道。這是我國首次實現(xiàn)地外天體起飛。 <br>? 交會對接<br> 2020年12月6日5時42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，并于6時12分將樣品容器安全轉移至返回器中。這是中國首次實現(xiàn)月球軌道交會對接 。<br>? 成功分離<br> 2020年12月6日12時35分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體與上升器成功分離，進入環(huán)月等待階段，準備擇機返回地球 。 <br> 嫦娥五號全程模擬動畫 整個任務過程大約23天。最終，嫦娥五號著陸器將降落在我國北部內蒙古的四子王旗。11月24日凌晨4時30發(fā)射，返回日期大約為12月16~17日。 歷史使命意義重大: 嫦娥五號探測器將從以前人類探測器都不曾到過的地方，攜帶約2公斤月壤返回地球。這無疑將成為數(shù)十年來人類從地外天體帶回的數(shù)量最大的一批樣本。通過對這些樣本的研究，人們對月球的認知將會進一步深入，有望確定月球年輕玄武巖的年齡。有利于推進對月球火山活動和演化歷史的認識。研究月球樣品的重要成果之一，是發(fā)現(xiàn)其中含有氦-3，它是高效且清潔安全的核聚變發(fā)電燃料。<div> 此舉對于我國科學研究會有很大得幫助，有助于我國科研人員更深入地了解月球，為我國航天發(fā)展鋪路。</div> 自1976年8月18日蘇聯(lián)探測器最后一次采集月球樣本至今，人類已經(jīng)有44年沒有再更新月壤樣本了！今天，嫦娥五號將要進行月壤采集任務，對月球科學乃至整個深空探測作出重大貢獻，這令國際科學界普遍期待。德國明斯特大學行星地質學家博格特表示，在技術層面上，將月球樣本帶回地球本就是了不起的能力。荷蘭諾德威克的歐洲航天局研究員詹姆斯·卡彭特說，這次飛行將會是“未來人類探索的一次很好的預演”。 <div> 嫦娥五號探測器發(fā)射圓滿成功</div> 11月24日4時30分，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒后，順利將探測器送入預定軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。 長征五號遙五運載火箭發(fā)射升空后，先后實施了助推器分離、整流罩分離、一二級分離以及器箭分離等四次分離。嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、著陸器、上升器四部分組成，在經(jīng)歷地月轉移、近月制動、環(huán)月飛行后，著陸器和上升器組合體將與軌道器和返回器組合體分離，軌道器攜帶返回器留軌運行，著陸器承載上升器擇機實施月球正面預選區(qū)域軟著陸，按計劃開展月面自動采樣等后續(xù)工作。 11月28日晚間，嫦娥五號探測器成功實施近月制動，順利進入環(huán)繞月球軌道。據(jù)嫦娥五號探測器副總指揮張玉花透露，近月制動是月球探測器飛行過程中最關鍵的軌道控制之一。高速飛行的探測器在靠近月球時，實施“剎車”制動，目的是使其相對速度低于月球逃逸速度，從而被月球引力捕獲。在實施近月制動，成功進入環(huán)繞月球軌道之后，嫦娥五號才能夠繼續(xù)開展后續(xù)月球采樣的相關準備工作。所以，近月制動也是后續(xù)工作展開的重要基礎。 <div> 嫦娥五號探測器再次實施制動 環(huán)月軌道飛行</div> 從國家航天局獲悉，11月29日20時23分，嫦娥五號探測器在近月點再次“剎車”制動，飛行軌道從橢圓環(huán)月軌道變?yōu)榻鼒A形環(huán)月軌道。 嫦娥五號探測器組合體成功分離 從國家航天局獲悉，11月30日，探月工程嫦娥五號任務飛行控制團隊按計劃實施嫦娥五號探測器著陸器和上升器組合體與軌道器和返回器組合體分離。<br> 凌晨4時40分，在科技人員精確控制下，嫦娥五號探測器組合體順利分離。<br> 截至目前，嫦娥五號探測器各系統(tǒng)狀態(tài)良好，地面測控通信正常。軌道器和返回器組合體將繼續(xù)在平均高度約200公里的環(huán)月軌道上飛行。 從國家航天局獲悉，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(jīng)51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區(qū)，并傳回著陸影像圖。<br><br> 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公里處開始實施動力下降，7500牛變推力發(fā)動機開機，逐步將探測器相對月球速度從約1.7公里/秒降為零。期間，探測器進行快速姿態(tài)調整，逐漸接近月表。此后進行障礙自動檢測，選定著陸點后，開始避障下降和緩速垂直下降，平穩(wěn)著陸于月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區(qū)。著陸過程中，著陸器配置的降落相機拍攝了著陸區(qū)域影像圖。<br> 成功著陸后，著陸器在地面控制下，進行了太陽翼和定向天線展開等狀態(tài)檢查與設置工作，將正式開始持續(xù)約2天的月面工作，采集月球樣品。<br> 12月1日，在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥五號探測器落月瞬間 成功著陸 嫦娥五號探測器動力下降過程降落相機拍攝的圖像。供圖：國家航天局 嫦娥五號探測器軟著陸后降落相機拍攝的圖像。供圖：國家航天局 自12月1日23時11分成功落月以來，嫦娥五號在約48小時內迅速完成了“挖土”“打包”“升旗”“起飛”等一系列工作 國家航天局供圖。張高翔 攝 “挖土” 嫦娥五號探測器在月球表面自動采樣。 中國國家航天局 供圖 科研人員為嫦娥五號精心設計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器系統(tǒng)副總設計師彭兢介紹道：“鉆取就是通過空心鉆桿的取芯機構，鉆到月球表面兩米深以下處，得到深層樣品的層理信息。表取就是采用機械臂末端固定鏟挖型采樣器，進行表層和次表層月壤采集，實現(xiàn)多點、多次采樣?！边@兩種方式互為備份，不僅可以提高采樣的成功率和可靠性，同時也能夠獲得更為豐富的樣品種類，為后續(xù)科學家研究提供更多可靠的原始資料。 “鉆取初步考慮是0.5公斤，表取是1.5公斤。”中國國家航天局探月與航天工程中心副主任、嫦娥五號任務新聞發(fā)言人裴照宇曾透露。12月2日4時53分，經(jīng)過3個多小時的持續(xù)作業(yè)，嫦娥五號鉆取子系統(tǒng)順利完成鉆取采樣任務。<br> 另一廂，表取采樣也在有條不紊地進行。用于表取的機械臂頗為搶眼，臂桿長3.7米，由數(shù)十個關節(jié)組成。由于著陸區(qū)域條件較好，嫦娥五號的采樣工作比預想更為順利，僅用19個小時便提前完成月表自動采樣任務。<br> “打包” 相比月面極高真空的環(huán)境，地球表面包裹著大氣層，大氣環(huán)境中不僅有氣體成分，還漂浮著各種固體顆粒，如果月球樣品接觸到大氣中的這些物質，就會造成污染，導致月球樣品科研價值大打折扣。 如何將38萬公里之外的月球樣品在無人條件下進行“打包”，并保證樣品在返回地球的過程中不受污染？由中國航天科技集團五院510所研制的月球樣品密封封裝子系統(tǒng)給出了“答案”，該系統(tǒng)能夠自動承接、封裝月球樣品并具有密封功能的裝置，可將采集到的月球樣品“打包”返回地球。 做好封裝“打包”工作尤為重要。在封裝過程中，中國航天科技集團五院529廠設計師創(chuàng)新出一種“雙管單袋”的鉆進取芯方案。鉆取到的月球樣品，進了取芯管后，取芯軟袋拉繩隨之上提，樣品就被自動裝進軟袋里。由于質地柔軟，軟袋可以很方便地進行纏繞封裝，再放入初級封裝裝置內。中國工程院院士、中國國家航天局原局長欒恩杰形象地將鉆取封裝這一過程比喻成“裝香腸”。<br> 采樣和封裝過程中，科技人員在地面實驗室根據(jù)探測器傳回數(shù)據(jù)，仿真采樣區(qū)地理模型并全程模擬采樣，為采樣決策和各環(huán)節(jié)操作提供了重要依據(jù)。經(jīng)過約19小時月面工作，嫦娥五號探測器于12月2日22時順利完成月球表面自動采樣，并已按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。<br> 請看嫦娥五號探測器著陸器和上升器組合體與軌道器和返回器組合體分離，著陸器著陸、采樣和封裝的視頻。 “升旗” 旗開月表，五星閃耀。經(jīng)過科研團隊的數(shù)據(jù)接收和處理，今天，國家航天局公布了探月工程嫦娥五號探測器在月球表面國旗展示的照片。這是繼嫦娥三號、四號任務后，五星紅旗又一次展現(xiàn)在月球表面，同時也是五星紅旗第一次月表動態(tài)展示。 嫦娥五號著陸器和上升器組合體全景相機拍攝五星紅旗在月面成功展開。 這次國旗展示，從打開到豎起僅耗時1秒鐘，是由一套專門設計的國旗展示系統(tǒng)完成的。與“嫦娥三號”和“嫦娥四號”是在殼體上使用噴繪式的國旗不同，旗桿式的國旗在我國探月工程中是首次使用。這面國旗 由國產(chǎn)特殊材料制作，重量僅12g。照片中“嫦娥”手中的國旗在陽光的照耀下，呈現(xiàn)出一抹鮮艷的“中國紅”。 選材用時超1年<br><br> 從研制單位中國航天科工集團航天三江九部獲悉，嫦娥五號月面國旗展示系統(tǒng)是本次任務有效載荷分系統(tǒng)一個關鍵項目。與嫦娥三號、嫦娥四號以及玉兔月球車上的國旗采用噴涂方式不同，嫦娥五號國旗則是一面真正的旗幟。<br><br> 由于宇宙擁有很強的電磁輻射，以及月球表面有著正負150攝氏度的溫差等惡劣環(huán)境，這就決定了普通國旗無法在月球上使用。<br><br> 據(jù)介紹，在國旗展示系統(tǒng)立項初期，科研團隊設計了多種展示形式，既有記憶合金展示方案等通過卷軸形式展開國旗，也有通過折扇形式展開國旗等方案，但通過高低溫試驗后發(fā)現(xiàn)，只有卷軸形式展開的國旗比較平整，不會出現(xiàn)褶皺等情況。但如何保證國旗展開時擁有足夠的強度，保持平整，研制團隊圍繞這一問題做了很多理論研究和模擬試驗。他們在研究中發(fā)現(xiàn)，雖然有些纖維材料的強度很高，但染色性能較差，染色性能較好的纖維材料，強度又達不到要求，因此單一纖維和紡織工藝都無法滿足月面環(huán)境的要求。同時，還要保證國旗卷起時在正負150攝氏度溫差環(huán)境下不能粘連在一起。<br><br> 據(jù)國旗展示系統(tǒng)項目指揮馬威介紹，“國旗展示系統(tǒng)是艙外單機系統(tǒng)，自運載火箭拋掉整流罩后，從地月轉移軌道進入月球軌道，再到探測器著陸在月球上，它都一直暴露在極端惡劣環(huán)境中。我們通過試驗發(fā)現(xiàn)，如果把地球上使用的國旗放在月球上，它的顏色在很短時間內就會褪色、串色，甚至分解?！?lt;br><br> 對于首次接受宇航研制任務的該團隊來講，完全是摸著石頭過河，其巨大的技術難題擺在了眼前。國旗展示系統(tǒng)技術負責人程昌表示，科研團隊在選材上花費的時間就超過1年，最終挑選出了二三十種纖維材料，然后通過做包括熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等在內的物理試驗，科研團隊最終決定采用某新型復合材料，從而保證國旗能夠抵御月表惡劣環(huán)境，不褪色、不串色、不變形。馬威說，“雖然只是一面薄薄的國旗，但科技含量十分高。”<br><br> 整個系統(tǒng)重量控制在1公斤；國旗展示系統(tǒng)由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機構三部分組成。按照研制單位的說法，整套系統(tǒng)在折疊狀態(tài)下像超大號的“月光寶盒”，長約半米多，，旗面尺寸經(jīng)過了綜合考慮，目的是盡量突出視場效果，讓相機拍出來的照片既能看到月表一部分，深空一部分，也能看到著陸器的一部分，如果國旗太大或太小，照片都無法呈現(xiàn)出豐富的元素。 緊鑼密鼓地開展“挖土”“打包”工作之余，嫦娥五號探測器還不忘在月球上進行一場神圣的“升旗儀式”。點火起飛前，嫦娥五號著上組合體實現(xiàn)月面國旗展開，這是中國在月球表面首次實現(xiàn)國旗的“獨立展示”。 北京12月3日電，從國家航天局獲悉，12月3日23時10分，嫦娥五號上升器月面點火，3000牛發(fā)動機工作約6分鐘后，順利將攜帶月壤的上升器送入到預定環(huán)月軌道，成功實現(xiàn)我國首次實現(xiàn)地外天體起飛。<br> 這是12月3日，在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥五號上升器起飛瞬間。 <div> 專家介紹，與地面起飛不同，嫦娥五號上升器月面起飛不具備成熟的發(fā)射塔架系統(tǒng)，著陸器相當于上升器的“臨時塔架”，上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態(tài)不確定、發(fā)動機羽流導流空間受限、地月環(huán)境差異等問題；此外，由于月球上沒有導航星座，上升器起飛后，需在地面測控輔助下，借助自身攜帶的特殊敏感器實現(xiàn)自主定位、定姿。</div><div> 12月3日23時10分，嫦娥五號上升器月面點火，3000牛發(fā)動機工作約6分鐘后，順利將攜帶月壤的上升器送入到預定環(huán)月軌道，這也是我國首次實現(xiàn)地外天體起飛。點火起飛前，著上組合體實現(xiàn)月面國旗展開以及上升器、著陸器的解鎖分離，此次國旗展開也是我國在月球表面首次實現(xiàn)國旗的“獨立展示”。點火起飛后，上升器經(jīng)歷垂直上升、姿態(tài)調整和軌道射入三個階段，進入預定環(huán)月飛行軌道。<br> 有網(wǎng)友注意到，在官方媒體放出的嫦娥五號上升器起飛的視頻中，幾乎見不到上升器發(fā)動機所噴出的火焰。有航天專家隨后做出了解釋。專家表示，尾焰不明顯的原因是由于發(fā)動機燃燒充分，燃燒之后的產(chǎn)物無明顯顏色，這也從一個側面說明我國偏二甲烷/四氧化二氮發(fā)動機的研制取得徹底成功。</div><div> 據(jù)了解，,為了避免嫦娥五號上升器的3000牛發(fā)動機尾部所噴出的極高溫火焰（注：發(fā)動機在大氣層外噴出的氣流稱為羽流）不會“擁堵”在發(fā)動機出口進而影響發(fā)動機功能，據(jù)嫦娥五號上升器推進子系統(tǒng)主任設計師介紹，3000 牛發(fā)動機安裝在上升器的底部中心位置，噴管離著陸器頂板僅20 厘米。為了在這20厘米的空間內將羽流排導出去，科研人員巧妙地設計了一個小型導流錐。</div> 這是12月3日，在北京航天飛行控制中心拍攝的嫦娥五號上升器點火瞬間。 國家航天局供圖 嫦娥五號最新消息要經(jīng)歷怎樣的旅程 對接任務難點揭秘 《新聞1+1》連線嫦娥五號任務新聞發(fā)言人、國家航天局探月與航天工程中心副主任裴照宇，共同關注：嫦娥五號，怎樣實現(xiàn)航天史上的“首次”？ 起飛后23個小時過去了，上升器目前處于一個什么樣的狀態(tài)？<br> 裴照宇：上升器昨天實現(xiàn)月面起飛之后，進入到預定的軌道，到現(xiàn)在為止我們對它做的主要工作是進行兩次遠程導引控制，其目的是其于瞄準與軌道豈交會時的預定時間，目標位置和速度，這是兩次遠程導引，我們還需要進行兩次遠程導引才能達到剛才所說的預定時間，預定目標和預定速度，之后將轉入到由軌道器實施的自主控制階段，目前上升器與軌道器處在同一個平面內飛行，其軌道高度低于軌道器，處在軌道器的后下方，現(xiàn)在各設備均工作正常。<br>為什么要選擇這樣一個時間點？<br> 裴照宇：我們選擇起飛時刻，主要考慮的是起飛后，要進入到預定的軌道，與軌道器的軌道在同一個平面內，就是說要軌道共面，這是為了后續(xù)交會對接提出的要求，另一個因素是如果偏離了起飛時刻，就需要上升器攜帶推進劑，來完成對起飛偏離的修正，這就要取決于上升器賦予推進器多少了，所以起飛時刻是工程的需要，而不是人為設置。<br>我國第一次地外天體起飛的突破性意義在哪？<br> 裴照宇：一是從本次任務來說，它完成返回地球的第一步，也就是回家的第一步，是任務成功的必要基礎。第二，從未來的小行星，火星采樣返回任務來說，通過它進行了技術的實驗，另外人們說月球是通往深空的中轉站，地月系是太陽系的實驗場，也為未來積累了技術。<br>此次任務難在什么地方，最難在哪？<br> 裴照宇：這一次月面起飛，它不同于我們地球上的火箭發(fā)射，主要是從姿態(tài)和時間上來說。因為在地球上，我們可以把火箭擺在預先的姿態(tài)位置和瞄準的方向上，而在月面上起飛，我們只能根據(jù)著陸時的姿態(tài)來確定起飛時的姿態(tài)和方位。第二是從時間來看，起飛要為后續(xù)的交會對接做準備，所以它起飛時刻也要求很嚴，相當于地球上的零窗口起飛。<br> <br> 12月6日即將進行的無人交會對接，任務關鍵點和難點是什么？<br> 裴照宇：無人交會對接有三個關鍵詞，一是交會，它是指兩個飛行器在預定的時間，同時到達某個位置，實現(xiàn)軌道的相交。二是對接，是指兩個飛行器鏈接成一個整體。三是無人，是指采用地面遠程控制加飛行器自主控制的方式實現(xiàn)交會對接。交會對接的目的是為了實現(xiàn)樣品容器轉移到返回器之中，它是由兩個步驟來完成的，第一個步驟是交會，為了保證順利的交會，從火箭發(fā)射入軌之后，我們的軌道計算、軌道控制一直將交會對接的條件作為強約束，每一次的軌道控制，都考慮到了交會對接的要求，我們對軌道器進行了四次調項測試，使它處于交會對接的軌道上。又根據(jù)著陸的情況，對上升器的起飛、入軌進行了精確控制，上升器起飛入軌后又根據(jù)入軌情況實施四次遠程導引，使它進入到軌道器前方的預定位置。在軌道器發(fā)射上升器之后，就要轉入軌道器自主控制的階段，由軌道器跟蹤并逐步的接近上升器，完成交會的目標，在自主控制的階段，我們采用了微波、激光、成像等多種距離測量方位測量速度測量的手段和控制技術，來保證交會的準確科考。在交會之后要進行對接，我們采用了抱爪式對接機構和弱鉆機的對接方式，用軌道器對接三個抱爪，分別去抓住上升器上面的三個對接桿，然后抓緊抱攏，使兩器緊緊連接在一起，這樣的對接方式，可以避免對撞時將上升器推開，這與我國已經(jīng)采用的對撞式撞接是不同的。<br> 裴主任表示對于這次交會對接十分有信心。在任務實施過程中，還會密切跟蹤航天器的狀態(tài)，對軌道反復進行精確的計算，設計控制的參數(shù)，使得每一次控制都是精準的。<br>原標題：新聞1+1丨嫦娥五號，怎樣實現(xiàn)航天史上的“首次”？<br> 為了能更好地完成對接，我國的科研人員就設計了光學成像敏感器，這就是用于航天器交會時候進行成像測量用的，能夠為兩個航天器在對接的時候起到較好的目標指引工作！ 這次的交會對接采用了抱爪式對接機構，探測器采用的就是由3套K形抱爪構成的，當上升器靠近軌道器時時，只要和連接面上的3根連桿對準，隨后將抱爪收緊，就可以實現(xiàn)兩個航天器的緊密連接。然后再通過增加連桿棘爪式轉移機構，讓對接與自動轉移功能實現(xiàn)了一體化，這種設計也是世界首創(chuàng)，開創(chuàng)了這個領域的先河！ 抱爪式對接動畫 “扛把子” 圓滿成功！嫦娥五號順利完成樣品在軌轉移 中國首次月球軌道交會對接，嫦娥五號完成在軌樣品轉移】記者6日從中國國家航天局獲悉，北京時間12月6日5時42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，并于6時12分將樣品容器安全轉移至返回器中。這是中國首次實現(xiàn)月球軌道交會對接。<br> 從上升器進入環(huán)月飛行軌道開始，通過遠程導引和近程自主控制，軌道器和返回器組合體逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕獲上升器，完成交會對接。 <br> 請看上升器月面起飛、進入預定軌道、與軌返組合體交會對接、將月球樣品轉移到返回器的視頻。 北京時間12月8日6時59分，嫦娥五號上升器按照地面指令受控離軌，7時30分左右降落在月面經(jīng)度0度、南緯30度附近的預定落點。<div> 中國國家航天局探月與航天工程中心專家表示，嫦娥五號上升器已圓滿完成使命，受控離軌落月可避免其成為太空垃圾，避免影響國際社會后續(xù)月球探測任務，這是中國作為負責任大國對人類和平探索利用太空的重要承諾。<br></div> 從國家航天局獲悉，北京時間12月6日12時35分，#嫦娥五號#軌道器和返回器組合體與上升器成功分離，進入環(huán)月等待階段，準備擇機返回地球。歡迎回家！ 軌返組合體與上升器分離前模擬圖 軌返組合體與上升器分離前模擬圖 轉移完樣品的上升器將與軌道返回組合體分離，完成使命，留在月球軌道上。在環(huán)月等待階段，軌道器和返回器組合體將進入月地入射點，等待月地入射窗口的到來，做好返回地球的準備。<br> 月地轉移階段也是距離最遠的一段旅程，要從38萬公里外的月球返回地球附近。軌道返回組合體將帶著采樣產(chǎn)品從月球歸來，經(jīng)歷多次中途修正，在距離地球5000公里高度處，軌道器和返回器分離，返回器獨自完成最后一段路程。<br> 最后的再入回收階段十分關鍵。雖然我國神舟飛船返回艙已經(jīng)多次成功返回，但此次返回有所不同，難度在于速度過高。返回器從38萬公里外長途奔襲歸來，速度達到第二宇宙速度，如果沒有及時減速，有可能撞毀。<br> 選擇“跳躍式再入”，可用較小的再入角，斜向下進入大氣層，依靠迎面的大氣阻力產(chǎn)生的向上分力即氣動升力，提升高度。沖出大氣層后，做一段彈道式飛行，再進入大氣層（也可以多次出入大氣層），每進入一次，都可利用大氣阻力進行一次減速。<br> 以這樣的方式返回，飛行距離和時間明顯拉長，對于落點的調整就有了很大余地，可使返回器盡量落到理想著陸區(qū)域。歷史上，以接近第二宇宙速度（每秒11.2公里）再入大氣層的航天器不少采用“跳躍式返回”。資料顯示，蘇聯(lián)的探測器6號自動站和美國阿波羅月球飛船都是這樣返回地球的。<br> 返回器在大氣層內下降也好、上升跳出大氣層也好，都不是嚴格意義上的彈道軌跡。返回器結構與機構分系統(tǒng)主管設計師楊昌昊說：“這個時候，返回器因為離地球越來越近，速度又快，無法接受地面測控人員‘指揮’，只能自主進行導航。其具備的跳躍式返回再入GNC（制導、導航與控制）技術，將保證返回器自主調整姿態(tài)和航向，以便落入理想的著陸區(qū)域。其間，或‘低頭’、或‘抬頭’，還可以往順時針或逆時針方向做滾轉?！? 中國航天人采取了一系列措施來保證嫦娥五號返回器平安回家——<br> 巧妙設計返回器外形。返回器就像一個窩頭，側面挖一個洞，洞里面就是推力器。在大氣層飛行時，返回器不僅會受到阻力，也會產(chǎn)生一定升力?？恐@一點點升力，返回器就能成功實現(xiàn)半彈道跳躍方式返回。<br> 為返回器披上“防熱服”。返回器采用蜂窩結構防熱層，里面填充了新型耐燒蝕材料。在氣動加熱導致溫度升高時，這種新型材料能讓返回器與熱流有效隔絕。<br> 自主飛行過“黑障”。返回器兩次高速進入大氣層都會產(chǎn)生“黑障”現(xiàn)象。高速摩擦會使返回器表面氣化，產(chǎn)生等離子鞘套，屏蔽了返回器與地面的聯(lián)系。雖然“黑障”過程中天地通信中斷，但并不意味著返回器會失控，一些重要指令在進入“黑障”前已經(jīng)寫入返回器，返回器可以按照預設內容來執(zhí)行指令。<br> 回收開傘成功率更高。在距地面10多公里處，返回器需要借助降落傘進行回收著陸。中國航天人為它量身打造了輕小型化回收系統(tǒng)，通過優(yōu)化降落傘的結構設計、采用先進材料和制造技術，實現(xiàn)與傘衣連接的傘繩在承受力度不變的前提下減重20%以上;為確保安全可靠，在彈傘、脫傘等環(huán)節(jié)上都設計了備用方案，以實現(xiàn)“雙保險”。多管齊下，確保第一時間回收返回器。 北京時間12月12日9時54分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體經(jīng)歷了約6天的環(huán)月等待，實施了第一次月地轉移入射，從近圓形軌道變?yōu)榻曼c高度約200公里的橢圓軌道。圖為嫦娥五號探測器第一次月地轉移入射示意圖。 圖片來源：中國國家航天局供圖 北京時間12月13日9時51分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施第二次月地轉移入射，在距月面約230公里處成功實施四臺150牛發(fā)動機點火，約22分鐘后，發(fā)動機正常關機。根據(jù)實時遙測數(shù)據(jù)監(jiān)視判斷，軌道器和返回器組合體成功進入月地轉移軌道,，奔向地球。 嫦娥5號探測器月地轉移軌道示意圖 圖片提供：國家航天局 北京時間12月14日11時13分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體上兩臺25N發(fā)動機工作約28秒鐘，順利完成第一次月地轉移軌道修正。目前，攜帶月球樣品的嫦娥五號軌道器和返回器組合體各系統(tǒng)狀態(tài)良好。 北京時間 12 月 16 日 9 時 15 分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體上兩臺 25N 發(fā)動機工作約 8 秒鐘，順利完成第二次月地轉移軌道修正，組合體上各系統(tǒng)狀態(tài)良好。 “嫦娥五妹”完成了一個又一個屬于中國航天的第一次，現(xiàn)在，她要帶著月球樣本回來了！ 預計嫦娥五號將于17日凌晨1：30到2：10分左右，著陸在我國內蒙古四子王旗著陸場。 此次任務越是到了最后一步越是令人緊張，這也難怪！與以往載人航天任務相比嫦娥五號返回艙的體積很小，只有神舟飛船的七分之一，返回速度又非常快，所以需要采用“打水漂”式的二次進入大氣層再入線路，由此造成預計著陸面積是以往的16倍，超過兩萬平方公里之多。 而12月的四子王旗氣候條件非常復雜，氣溫低至零下三十度，積雪厚度直達小腿，再加上夜間搜尋的不便，可謂是難上加難。 嫦娥五號軌道器和返回器組合體攜帶此前采集的月壤樣品正在從月球返回地球的途中。等飛行到距離地球5000公里的高度時，承擔地月往返運輸任務的嫦娥五號軌道器，將與返回器分離，未來，返回器將獨自攜帶月壤樣品在內蒙古四子王旗著陸場著陸。今天（16日）早上，參與此次搜索回收任務的直升機分隊將按照計劃飛抵著陸場區(qū)，他們將按計劃陸續(xù)集結出發(fā)。而負責提供測控數(shù)據(jù)、精準指引搜索回收分隊快速實施回收的西安衛(wèi)星測控中心的某活動測控站，此前也是千里轉場，來到了內蒙古四子王旗著陸場，靜候“嫦娥”“回家”。 這里是內蒙古中部的著陸場區(qū)，這一次著陸場系統(tǒng)在著陸場區(qū)周邊設置了5個測控站點，那么在我身后就是這次為了嫦娥五號返回所新增的一個雷達站點，這個雷達站點它可以在嫦娥五號返回的過程當中為北京提供更精確的數(shù)據(jù)判讀，從而北京可以計算出更準確的落點預報。 在此次回收任務中，他們主要承擔著嫦娥五號返回器返回段的測控和關鍵指令發(fā)送，以及提供返回器開傘前后的光學實況攝錄任務。 在回收四號陣地，參試人員正在維護調試光學設備。任務中，他們將負責返回器目標出黑障前后，以及開傘、乘傘下降全過程的實況景象攝錄，目視嫦娥五號回家的全過程。實時向北京中心報告飛行數(shù)據(jù)。該測控點位雷達作用距離遠、捕獲速度快，在此次任務中發(fā)揮著重要作用。<br><br> 這次嫦娥五號返回器返回時段預計是在夜間，這對光學設備來說捕獲難度也在加大，它意味著有2路可見光相機是不能用的，只能通過2路紅外相機搜索和捕獲目標。<br><br> 測控技師謝洪富告訴記者，針對這個問題，他們通過跟蹤過境的國際空間站、民航客機甚至是信號彈的方式來提高伺服操作手的反應度，確保第一時間將“嫦娥”回家的英姿傳送給全國人民。 據(jù)中國衛(wèi)星海上測控部消息，遠望3號船已經(jīng)抵達測控任務海域，正靜待“五姑娘”回家，為其保駕護航。 “嫦娥五號”返回時采用俗稱“打水漂”軌道的“地月自由返回軌道”著陸技術。返回器在遠離著陸區(qū)的位置再入大氣層，由于接近了第二宇宙速度，不僅會因高速飛行與大氣摩擦進入黑障，而且在黑障區(qū)會在稠密大氣的阻滯下彈跳起來，被上層大氣“彈”回太空，隨后再次進入大氣層正常著陸。遠望3號船需要完成返回器初次再入大氣層“黑障”附近的遙測、外測、光學測量任務。 在采訪中隨船出海的中國衛(wèi)星海上測控部技術部副主任房新兵形象地解釋道：“此次任務就像在河面上打水漂一樣，高速飛行的石塊會在水的浮力作用下彈起再落下。在黑障區(qū)里的這一跳至關重要，如果跳不起來，返回器會摔得粉碎，如果跳過了，‘嫦娥’可能會逃離大氣層，無法二次進入。” 按照任務計劃，部署在印度洋預定海域的遠望3號船，需要在黑暗中牽著“嫦娥”“放風箏”，為返回器穿越黑障區(qū)、實施關鍵一“跳”牽線搭橋，因此遠望3號船在任務中具有無可替代的作用。<br> 除了任務中的技術難題外，海上測控是在天線轉動、船舶晃動、目標移動的動態(tài)環(huán)境下進行的，受限條件較陸地更多、風險更大。設置船載測控天線仰角要兼顧雷達反射信號強度和天線跟蹤能力，必須綜合考量和分析比對，選擇合適的測量船位和跟蹤角度。而針對這些問題，遠望3號船也早有準備！“再入回收段，目標距離近、天線運動速度快，對‘黑障區(qū)’信號起伏、海區(qū)風阻和船體搖動等擾動因素較為極端，還要綜合考慮三套測控設備遮擋角，對方案設計和捕獲跟蹤要求都極高?！边h望3號船副船長劉曉祥如此說道。 面對任務壓力，抵達任務海區(qū)后的遠望3號船已經(jīng)對全船設備進行了全面檢查和維護，并對任務海域的流速、流向、風向、風力等環(huán)境進行調查，為驗證測控方案、預案的準確性，各項模擬演練也在有條不紊地進行。目前，遠望3號船船舶動力、測控、通信等系統(tǒng)工作正常，性能穩(wěn)定，參試人員的身體、心理也處于最佳狀態(tài)，全體船員表示有能力、有信心完成好此次海上測控任務。 歐空局將借助馬斯帕洛馬斯航天中心作為數(shù)據(jù)站，使用直徑15米的天線進行追蹤，確?！版隙鹞逄枴卑踩岛?。 按照該中心負責人施瓦茲介紹，一旦“嫦娥五號”進入大氣層，該中心就會使用直徑15米的天線持續(xù)追蹤，進而幫助中國航天部門最終確認探測器的著陸具體方位。 北京時間12月17日1時59分，探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區(qū)域成功著陸，標志著我國首次地外天體采樣返回任務圓滿完成。<br><br> 凌晨1時許，北京航天飛行控制中心通過地面測控站向嫦娥五號軌道器和返回器組合體注入高精度導航參數(shù)。此后，軌道器與返回器在距南大西洋海平面高約5000公里處正常解鎖分離，軌道器按計劃完成規(guī)避機動。<br><br> 凌晨1時33分，嫦娥五號返回器在距地面高度約120公里處，以接近第二宇宙速度（約為11.2千米/秒）高速進入地球大氣層，實施初次氣動減速。下降至預定高度后，返回器向上躍出大氣層，到達最高點后開始滑行下降。之后，返回器再次進入大氣層，實施二次氣動減速。在降至距地面約10公里高度時，返回器打開降落傘完成最后減速并保持姿態(tài)穩(wěn)定，隨后在預定區(qū)域平穩(wěn)著陸。負責搜索回收任務的測控與回收系統(tǒng)技術人員及時發(fā)現(xiàn)目標，有序開展回收工作。<br><br> 按計劃，回收后的嫦娥五號返回器在完成必要的地面處理工作后，將空運至北京開艙，取出樣品容器及搭載物。國家航天局將擇機舉行交接儀式，正式向地面應用系統(tǒng)移交月球樣品，我國首次地外天體樣品儲存、分析和研究相關工作也將隨之啟動。 <br><br>國家航天局將擇機舉行交接儀式，正式向地面應用系統(tǒng)移交月球樣品，中國國首次地外天體樣品儲存、分析和研究相關工作也將隨之啟動。 北京時間2020年12月17日凌晨，在內蒙古四子王旗零下20攝氏度的寒冷中，人們用火熱的心情迎接一位熟悉的“天外來客”。經(jīng)歷23天驚心動魄的太空之旅，嫦娥五號懷揣來自月球的巖石和土壤返回地球。這是一趟滿載而歸的科學探索，也是一次智慧與勇氣兼?zhèn)涞臒o畏探險。 請看返回器返回全程視頻 北京時間12月17日1時59分，探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區(qū)域成功著陸，標志著我國首次地外天體采樣返回任務圓滿完成。 “開箱”視頻來了！月球樣品正式交接 12月19日上午，重1700余克的嫦娥五號任務月球樣品正式交接。國家航天局局長張克儉向中國科學院院長侯建國移交了嫦娥五號樣品容器，交接了樣品證書。<br>我國首次地外天體樣品儲存、分析和研究工作拉開序幕，將開展月球樣品與科學數(shù)據(jù)的應用和研究。 圖片來源：中國航天報 嫦娥五號月球樣品開艙現(xiàn)場