“嫦娥上月球挖土”！打破尘封44年的人类历史，中国航天实现“五个首次”
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2020-11-26 05:50
资料来源：人民网、中国新闻网、智东西等
物联网智库 整理发布
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导 读
上九天星河揽月，圆千年民族梦想。在对神话故事“嫦娥奔月”的憧憬中，我国“嫦娥”系列探测器在长征系列火箭的托举下已五度奔月，并且每一次都在重塑着神话……
3！2！1！点火！
随着一声声振奋人心的倒计时，北京时间11月24日4时30分，搭载嫦娥五号月球探测器的长征五号遥五运载火箭在我国文昌航天发射场成功发射升空，这将是中国探月工程“绕、落、回”三步走的收官之战，也将是中国航天项目迄今为止任务挑战难度最大的一次。
而嫦娥五号此次前往月球也“责任重大”，将实现中国首次地外天体采样返回，结束世界自1976年8月18日后月壤再无更新的壮举。同时，围绕月球采样，中国航天将迎来史上五个“首次”，技术背后再现中国力量。
图片来源：央视新闻
据长征五号任务型号团队总体主任设计师彭德云介绍，整个采样返回过程将长达23天，发射只是“万里长征”的第一步，期间将历经11个重大飞行阶段，23次重大轨道控制，6次重大分离控制等复杂环节，以及月面着陆、月面起飞、在月轨道无人交会对接等高风险环节。
“嫦娥奔月”，带“土”而归
40多年前的美苏太空争霸期间，美国和苏联各自为地球带回了382千克和0.335千克的月壤，由此开启了地球探月的新纪元。不过，随着1976年8月18日苏联的“月球24号”探测器最后一次采集月球样本定格，世界已经44年之久再无更新月壤样本。
而随着嫦娥五号“奔月”成功，中国将刷新这一时间，同时成为美苏之后第三个实现将月球样本带回地球的国家。
图片来源：人民日报客户端
据了解，嫦娥五号探测器是由中国空间技术研究院（中国航天科技集团五院）研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器，全重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器和上升器四部分及15个分系统组成。
本次任务中，嫦娥五号将传承“姐姐们”的脚步，在嫦娥一号到嫦娥四号已圆满完成的“绕、落”基础上，稳步执行最后一步“回”的任务。因而，嫦娥五号采月返回的任务也被认为是迄今为止中国航天史上最复杂的任务之一。
从操作过程来看，嫦娥五号需要完成运载发射、地月转移、近月制动、环月飞行、月面下降、月面采样、月面上升、交会对接、环月等待、月地转移、轨道分离、再入回收等12个部分。虽然过程异常艰难，但成绩将会让世界有目共睹。
图片来源：人民日报客户端
根据中国月球探测工程首席科学家、中国科学院院士、“嫦娥之父”——欧阳自远介绍，嫦娥五号带“土”而归将实现中国航天史上的四个重大“首次”：
首次实现探月器于月球表面完成自动化、无人化采样。中国航天科技集团所属中国空间技术研究院的设计师采用表钻结合、多点采样的方式，实现了月球采样钻取和表取两种“挖土”模式。嫦娥五号在为期两天的月面工作中，可以将采集的月壤进行密封封装，然后经过一系列返航操作将样本安然送回地球；
首次实现探月器从月球表面起飞并顺利返航。在这一过程中，上升器要准备月面点火起飞，需要克服月球表面复杂的环境影响，同时探月器还要克服月环环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题，因而月面起飞时，必须实现航天器自主定位、定姿；
图片来源：NEW CHINA
首次实现38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接，这不仅是中国的首次，也是世界的首次。同时，基于月球轨道无人对接技术进行转移月壤，上升器不用搭载返回舱，所需燃料也会大大减少，因而月壤采集量会呈几何即提升，相比苏联未掌握月球轨道无人对接技术3次采集样本共约335克，嫦娥五号一个探测器就能带回2千克的月球样本；
首次带着月面样本以接近每秒11公里的第二宇宙速度返回地球。如何克服38万公里外的“天外飞线”回落地球时避免撞向地球，也是此次任务的关键之一。本次嫦娥五号将尝试创新的半弹道跳跃式再入返回技术方案，环环相扣，确保其顺利着陆于内蒙古四子王旗着陆场。
而除了欧阳自远院士所说的四个首次外，在整个过程的最后一步，我们也还将实现中国航天史上的一次重大“首次”——首次月球样品存储、分析和研究。此前在美苏获取的月壤样本中，科学家们就已经针对月球表面活动等研究取得重大进展，而嫦娥五号带回来的样本则有可能带来更多探索月球的价值，改写月球历史。
“胖五”发力，再创奇迹
而关于托举嫦娥五号升空，送其去月球“挖土”的英雄也功不可没，从去年12月到今年，长征五号系列运载火箭在一年内史无前例的完成了四发飞行任务，而这一次尤为“重”要。
此前，长征三号系列火箭承担了我国发射月球探测器的任务，嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号和嫦娥四号探月器都是由“长三”负责，并顺利圆满的完成了对月环绕探测、着陆探测和巡视探测任务。而此次任务，却非长征五号不可。
这是因为相比“姐姐们”，嫦娥五号着实重了不少。此前的嫦娥三号、嫦娥四号探月器重量都约为4吨，今年7月23日升空的天问一号火星探测器也差不多5吨重，但是今天升空的嫦娥五号探月器则足足达到了8.2吨，是我国目前为止发射升空重量最大的探月器。
而且，嫦娥五号还需要进入近地点200公里、远地点41万公里的地月转移轨道，这就对运载火箭的能力提出了更高的要求。
长征五号运载火箭，俗称“胖五”，是我国新一代大推力低温液体运载火箭，全场近57米，起飞重量约870吨，起飞推力超过1000吨，地球同步转移轨道（GTO）运载能力可达14吨，也是我国目前运载能力最大的火箭。
长征五号火箭第一总指挥、中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究元党委书记李明华表示，“在长征火箭家族中，只有长征五号运载火箭可以将8吨重的载荷字节送入地月转移轨道，这是对运载火箭能力的集中检验，也是对中国航天能力的最佳注解。”
据长五团队介绍，长征五号从立项之初，就注定将承担起我国新一代的大型航天工程。从时间上来看，长五火箭立项后，探月工程三期、火星探测、空间站建设才正式确立。
如果说运载火箭是加入“太空俱乐部”的入场券，那么运载火箭的运载能力则决定了在俱乐部中的会员等级。火箭运载能力可以看作是开展一切航天活动的前提和基础，正是它才让太空梦得以实现。
“万里”长征，再迈一步
23天，行走近80万公里，打破44年封尘的世界历史，嫦娥五号将向世人展示中国航天力量，无疑让人振奋人心，心生自豪。但“万里”长征，迈出一步并非最后的胜利，中国航天在稳步前进，我们还在追赶，未来我们会并跑、会超越。同时，最后也祝“嫦五”满载而归。
图片来源：人民日报丨客户端
参考资料：
1.《成功发射！》，人民网
2.《“长五”送“嫦五”，月球去“挖土”！》，中国新闻网
3.《激动人心！44年全球首次，"长五"送嫦五奔月，为何去月球"挖土"？十四五大约发射10次，又一风口爆发？》券商中国
4.《中国航天历史性一天！嫦娥五号发射成功，44年后人类再去月球“挖土”》智东西
5.《“嫦娥五号”月球探测器发射升空，这八大知识点你应该知道》，腾讯太空
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