2020年11月24日，嫦娥五号探测器在中国海南文昌航天发射场发射成功。这是我国探月工程“绕、落、回”三步走的收官之战，将实现我国首次月球无人采样返回任务。在未来20多天里，嫦娥五号将经过11个阶段，最终采集约2kg月球样品返回地球。

　　嫦娥五号将给我们带来什么惊喜？据记者了解，嫦娥“五姑娘”将有望实现我国航天史上四个“首次”。

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　　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。

　　嫦娥“五姑娘”将在月面选定区域着陆，在两天的时间里使出浑身解数采集月壤。

　　为此，来自航天科技集团五院的设计师们采用表钻结合、多点采样的方式，精心设计了两种“挖土”模式：钻取和表取。

　　她随身携带了钻取采样装置、表取采样装置、表取初级封装装置和密封封装装置等“神器”，将科学分工，精密配合，采取“深钻”“浅钻”“铲土”“挖土”“夹土”等各种方式，采集约2kg月壤并进行密封封装。

　　在这过程中，月球表面白天温度约零上180摄氏度，夜间零下150摄氏度，昼夜温差约330摄氏度，无人采样器需在零上150多摄氏度的月球表面工作；同时，上升器发动机点火瞬间温度高达数千度，如何避免烧毁上升器和着陆器都将是对“五姑娘”的严峻考验。

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　　首次月面起飞上升

　　当嫦娥“五姑娘”完成月面工作后，她就要踏上“回娘家”的旅程。

　　众所周知，运载火箭在地球起飞是有一套完备的发射塔架系统的，点火起飞位置也经过了精确测算，飞行轨道也是一遍遍计算好的。而月面起飞就不一样了。

　　月球表面环境复杂，着陆器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上。此外，还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题。月面起飞的时候，还无法像运载火箭一样在地面发射前由地面人员完成测调和确认，必须依靠航天器“自力更生”。因此，为确保上升器能够顺利起飞上升，需要建立一整套环环相扣的系统。

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　　首次实现月球轨道交会对接

　　人类此前三次无人月球采样任务，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；而嫦娥五号则是采用具有世界先进水平的月球轨道交会对接技术。

　　这就需要着陆器托举上升器实现月面起飞后，飞到月球轨道上，在这里与轨返组合体交会对接，把采集到的月壤转移到返回器。

　　经过几十年的实践探索，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，但以往神舟飞船与天宫一号交会对接是在距地球400公里左右的地球轨道上进行的，而嫦娥五号探测器将在距地球38万公里的月球轨道上完成交会对接，而且无法借助导航卫星的帮助。因此，这次无人交会对接不仅在我国尚属首次，在人类航天史上也是第一次。

　　为圆这38万公里之外的“月宫之吻”，嫦娥五号采取了抱爪式对接。

　　“所谓的抱爪，形象地说，就像我们手握棍子的动作，两个方向一用力，就可以把棍子牢牢地握在手中。”嫦娥五号轨道器技术副总负责人胡震宇介绍说，这套对接机构由3套K形抱爪构成，当上升器靠近时，只要对准连接面上的3根连杆，将抱爪收紧，就可以实现两器的紧密连接。

　　而轨道器和上升器对接完成后，还要进行一个重要动作，就是将上升器上装有月壤的样品容器转移到返回器中。

　　“我们利用2套倒三角形构形的棘爪，通过4次伸缩，使得容器逐渐移动到返回器中。这个构形很像我们经常使用的扎带，相连后就只能单方向传递，只能前进不能后退。”

　　据对接机构与样品转移分系统技术负责人刘仲介绍，对接全步骤要在21秒内完成，1秒捕获、10秒校正、10秒锁紧。为此，他们做了35项故障预案，从启动开始到交会对接，全部采用自动控制。

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　　首次带月壤高速再入返回地球

　　当返回器带着月壤，从38万公里远的月球风驰电掣般向地球飞来，这时它的飞行速度是接近11公里/秒的第二宇宙速度，而一般从近地轨道返回的航天器速度大多为8公里/秒的第一宇宙速度。

　　可别小看了这每秒3公里的差距。就好像扔石头，从一层楼扔下来的速度和从十几层楼扔下来的速度肯定不一样。一旦速度过猛，返回器一头撞向地球，后果不堪设想。

　　为解决这个难题，航天科技集团五院嫦娥五号探测器的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———先让返回器高速进入大气层，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。

　　整个过程环环相扣，确保嫦娥五号能安全顺利地降落在四子王旗着陆场。

　　从立项到发射，嫦娥五号经历了10年的艰辛奋战。围绕上述关键核心技术和诸多难点、风险点，航天科技集团联合参研单位集中最强阵容攻克难关。如今嫦娥五号探测器已成功发射，一路高歌奔向月球，让我们期待她更精彩的旅程。

　　记者：王硕

　　编辑：魏芯蕊

　　审核：周佳佳