11月24日4时30分,我国在文昌航天发射场,用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器。火箭飞行约2200秒后,顺利将探测器送入预定轨道,开启我国首次地外天体采样返回之旅。
这是我国探月工程“绕、落、回”三步走的收官之战,同时也是我国目前技术难度最大、系统组成最复杂的航天任务之一。
1“五姑娘”8.2吨 最重最复杂
与嫦娥一号、二号、三号、四号相比,嫦娥“五姑娘”——嫦娥五号探测器是迄今为止我国研制的最为复杂的航天器系统之一,由轨道器、返回器、着陆器、上升器4个器组成,包含15个分系统。
嫦娥一号和嫦娥二号分别是一颗单独的卫星,嫦娥三号和嫦娥四号是由着陆器和月球车“两器”组成。嫦娥五号由4器组成,因此嫦娥“五姑娘”是家族里结构最复杂的探测器。“嫦娥五号”月球探测器重达8.2吨,是我国目前发射的重量最重的探测器。
2任务不一般 去月球“挖土”
这次,“五姑娘”的任务不一般。其任务的目的是实现月面自动采样返回,开展月球样品地面分析研究。
2007年10月24日,我国成功发射嫦娥一号卫星。2009年3月1日,嫦娥“大姑娘”按预定计划受控撞月,为探月工程一期——“绕月探测”任务画上了一个圆满的句号。
2010年10月1日,嫦娥二号卫星发射成功。2012年12月13日,嫦娥二号卫星与图塔蒂斯小行星由远及近“擦肩而过”,首次实现我国对小行星的飞跃探测。嫦娥“二姑娘”成为我国第一个行星际探测器。
2013年12月14日,嫦娥三号探测器着陆月面。次日,着陆器和巡视器互拍成像,嫦娥三号任务圆满成功,实现了我国首次地外天体软着陆和巡视探测。嫦娥“三姑娘”也永久地留在月面,遥望着地球家园。
2019年1月3日,嫦娥四号探测器成功登陆月背,成为人类历史上首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器,至今状态良好。
这次,“五姑娘”将经过11个阶段(发射入轨、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收),20余天的在轨飞行过程,采集约2千克月球样品(月壤,即月球的土壤,对地球人来说蕴藏着巨大的科学价值)返回地球。
3有望实现 五个“首次”
嫦娥五号探测器是我国首个实施无人月面采样返回的航天器,此次任务有望实现我国航天史上的五个“首次”。
——首次月面自动采样。作为此次任务的核心关键之一,月球表面自动采样封装是嫦娥五号任务中最引人注目的一个环节。设计师为嫦娥五号精心设计了两种“挖土”模式:钻取和表取。
——首次月面起飞上升。月球表面环境复杂,着陆器不一定是四平八稳的状态,很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同地形。月面起飞时必须依靠航天器“自力更生”,实现起飞时自主定位、定姿。
——首次月球轨道交会对接。嫦娥五号需要飞到月球轨道上,与轨返组合体交会对接,把采集到的月壤转移到返回器。经过多年的实践探索,我国在载人航天领域已经熟练掌握了近地轨道交会对接技术,但在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接不仅在我国尚属首次,而且也是人类航天史上的第一次。
——首次带月壤高速再入返回地球。嫦娥五号返回器飞行速度接近每秒11公里的第二宇宙速度。一旦速度过猛,返回器将一头撞向地球,后果不堪设想,因此必须让返回器减速飞行。设计师们创新提出了半弹道跳跃式再入返回技术方案,就像在太空打水漂一样,让返回器先是高速进入大气层,再借助大气层提供的升力跃出大气层,然后以第一宇宙速度扎入大气层,返回地面。
——首次自取月球样品的存储、分析和研究。科研人员将首次对我国自取月球样品进行存储、分析和研究。