《嫦娥奔月》挖！
“‘嫦娥’要去月球挖土了！”
11月24日，随着嫦娥五号的成功发射，这一生动的说法迅速在网上传播开来。作为中国探月工程“绕圈、坠落、返程”三步曲中“返程”的最后一步，嫦娥五号将开启中国首次地外天体采样返程——飞到月球挖取月壤，再带着月壤返回地球，这被认为是我国迄今最复杂的航天工程之一。
杜欣欣照片
国家航天局月球探测与航天工程中心副主任、探月工程第三阶段副总设计师、嫦娥五号任务发言人裴说。
在赵看来，“五号任务”是我们“走一圈，跌一圈，再跌一圈，再跌一圈”的总体规划的最后一项工作；对于中国未来的探月，是基础工作。
既是闭幕式，又是奠基仪式，可见嫦娥五号所承担的使命是多么的艰巨和光荣。“这次任务相对于我们已经实施的绕月探测、落月探测来说，是一次新的、更大的技术跨越。”
那么，要去月球挖土的“嫦娥”，这一路将面临哪些挑战？如何带着月壤安全回家？
任务过程约23天，环环相扣不能有失误
一句话：为了更好的了解月亮。“将月球土壤样品带回地球，让科学家进行系统和长期的实验室研究，分析月球土壤的结构、物理特征和物质组成，可以深化对月球成因和演化历史的研究，并为和平利用空间资源贡献中国的智慧。”航天科技集团第五研究院嫦娥五号探测器副总设计师阮建华说。
我们去过月球很多次，但我们以前从未去过。为何要去月球挖土？“第一，地外物体的采样和包装，第二，地外物体的起飞，第三，月球轨道的交会对接，第四，样品的高速再入，第五，样品的储存、分析和研究，这些都是国内首次。”裴言简意赅。
这是长征五号远程五号运载火箭的发射。新华社记者金照片
由于任务风险太高，我国还进行了特殊的再入飞行试验。2014年10月24日，再入飞行试验器发射成功进入地月转移轨道。11月1日，返回舱在预定着陆点准确着陆，实现了“按时发射、轨道准确、飞行可靠、回收准确”，意味着我们突破并掌握了航天器再入并以接近第二宇宙的速度返回的关键技术。
然而，这并不意味着我们可以坐下来放松。阮建华介绍，嫦娥五号发射后，将经历地月转移、最近几个月刹车、绕月飞行、月球表面软着陆等过程。然后降落在月球锋面风暴洋的东北部，再通过地表采样机构和钻探采样机构采集月球表面的岩土样品，同时进行科学勘探。经采样包装后，在月球表面起飞，经月球轨道交会对接、月地转移、重返地球后，返回并降落在内蒙古四王子旗地区。嫦娥五号任务的复杂性和难度，可以用五个“首次”来诠释。
整个任务总共11个飞行阶段，过程大约持续23天。's“一环接一环”，每一环留给我们的时间都很少，工作的每一步都必须非常准确，所有的环节都环环相扣，不能出错。如果出现意外情况，会带来一系列后续问题。”裴赵宇强调道。
23天，看似很长，但其实整个任务流程都很紧凑。
嫦娥五号探测器由上升管、着陆器、返回器和轨道器组成。地月转移、近几个月刹车、绕月飞行后，着陆器和升降舵的组合将脱离轨道器和返回器的组合，轨道器携带返回器保持跟踪，着陆器携带升降舵在月球正面预选区域软着陆。挖土约2公斤，数量不算少
挖掘看似简单，但不仅仅是一把铲子。为了使挖掘出的土壤在着陆月球后，将在月面工作约两天，这两天里的一个重要任务就是挖土。,具有更好的研究价值，有必要提高采样的可靠性，增加样本的多样性。因此，嫦娥五号将通过钻井和地面取样的方式采集样品。
这是长征五号远程五号运载火箭的发射。新华社记者溥照片
科学家为嫦娥五号提出的挖掘目标约为2公斤。根据目前取样量的分布情况，钻孔样品约为0.5公斤，表观样品约为1.5公斤。
嫦娥五号采集的样品，将被用来研究月球的起因和演化。
“收集的数量将影响容器的大小，进而影响整个探测器的体积和重量以及对推进剂的需求。”严解释说，例如，为了钻一个0.5公斤的样品，探测器上的钻孔机构应该达到70到80公斤；为了取1.5公斤的样品，取料机构也需要几十公斤；超过100公斤的采样机制会被探测器送上月球，影响探测器的整体重量、体积和功耗。
裴指出，嫦娥五号探测器总重量达到8.2吨，以2公斤的采样量作为设计探测器的初值。如果样本量增加，整个探测器的很多指标都会增加，8.2吨可能不够，最终会超过火箭的运载能力。现在的设计是平衡的结果。
"经过论证，2 kg的量不算小，工程上可以实现."他说。
或许有人会问：为什么只有2公斤？好不容易去一趟月球，干吗不多挖点土带回来？
再入地球充满考验，带回样品就是成功号携带样品从月球表面起飞，并在月球轨道上与轨道飞行器交会对接。样本从上升器转移到返回器，然后轨道器携带返回器完成月地转移。返回者以第二宇宙速度重新进入地球，最终降落在内蒙古四王子旗地区。这是——次“盘旋、坠落、返回”探月任务的最后一步。
嫦娥五号在月球轨道上的交会对接是从月球返回地球的关键。多年来，我们对“交会对接”这个词并不陌生。中国载人航天工程多次交会对接。比如2016年神舟十一号和天宫二号成功实现自动交会对接。但是这些会合和对接都发生在挖完土并封装后，嫦娥五号将开启回家之旅：的地球轨道上
“月球轨道距离我们近40万公里，而地球轨道通常只有几百公里。两者相差近千倍，给我们的测量和控制带来了新的困难。”裴说，要实现如此远距离的交会对接，首先必须非常精确地测量上升器和返回器，然后在月球重力场的影响下必须精确地控制它们。而且交会对接会以无人自动化的方式实现，相应的技术方案设计一定要更加可靠。
这是长征五号远程五号运载火箭的发射。新华社记者杨冠宇照片
在月球轨道上交会对接，嫦娥五号将是我国第一个。's重返地球的过程充满了考验。裴指出，从地球轨道重返地球的速度为每秒7.9公里(即第一宇宙速度)，而从月球重返地球的速度将达到每秒11公里(即第二宇宙速度)，增幅超过30%。这么高的速度，探测器面临的力和热环境就差很多。
目前，嫦娥五号任务组正在为飞行控制和返回舱回收进行紧张的准备工作。对于即将到来的考试，严建华说完成交会对接和月地转移后，嫦娥五号返回器将进入地球。
“我们的目标是返回样本，收集样本并返回地球，这就是成功。无论你带来多少，都是成功！”颜强调：“当然，既然设计了2公斤，我们就要努力实现这个目标。”
“整个队伍有信心、有决心”。
实现“盘旋下降返回”后，中国探月水平是否会进入国际第一梯队？裴赵宇给出了肯定的回答。“从国际上已经开展的探月活动来看，绕月、坠月、返航应该包括主要的探测手段。”他说。
按照之前的部署，我国探月工程分为“无人探月”、“载人登月”和“建月球基地”三个阶段。为载人登月与深空探测打基础，与世界各国共建国际月球科研站表示，嫦娥五号将在探月工程中发挥连接作用。
这是长征五号远程五号运载火箭的发射。新华社记者郭成社
国家航天局表示，嫦娥五号任务将完善探月工程体系，为中国未来载人登月和深空探测积累重要人才、技术和物质基础。此次成功发射的嫦娥五号任务，裴照宇将其总结为既是“收官之作”，又是“奠基之作”。
“在月球探测项目第三阶段的开发过程中，我们演示了后续的月球探测，并计划了嫦娥7号和嫦娥8号的任务。这两项任务的目标是建立一个基本类型的月球研究站。”裴赵宇透露。
这也意味着，还有更艰巨的任务在等着我们。
“我们已经向国际社会发出倡议，希望与世界各国合作，共同建设一个国际月球研究站，为月球科学探索和月球相关技术实验提供一个共享平台。”他说。
(光明日报全媒体记者陈海波)
内容：光明日报全媒体记者陈海波
图片：新华网等
编辑：王子墨
编辑：常吴颖雅琪