在闖過(guò)了月面采樣封裝、上升器月面起飛、月球軌道無(wú)人交會(huì)對(duì)接、超高速再入返回等一系列難關(guān)后，嫦娥五號(hào)探測(cè)器的返回器終于在2020年12月17日把1731克月球樣品帶回地球，使我國(guó)成為世界上第三個(gè)在月球采樣返回地球的國(guó)家，是我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展中里程碑式的新跨越。

大量的理論研究和探月實(shí)踐都表明，探月具有科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和政治多方面的意義，能產(chǎn)生巨大的效益。所以，越來(lái)越多的國(guó)家或組織甚至私營(yíng)公司都在積極開(kāi)展探月活動(dòng)。

目前，世界月球探測(cè)有三種常用方法：一是環(huán)繞探測(cè)，主要用于對(duì)月球進(jìn)行綜合性普查；二是著陸和巡視探測(cè)，主要用于對(duì)月球進(jìn)行區(qū)域性詳查；三是采樣返回探測(cè)，主要用于對(duì)月球進(jìn)行區(qū)域性精查，即把月球樣品運(yùn)回地球讓科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行詳細(xì)研究。這三種探月方式有明顯的遞進(jìn)關(guān)系，每一步都是對(duì)前一步的深化，并可為下一步奠定基礎(chǔ)，最終達(dá)到全面、深入了解月球的目的。

2004年我國(guó)開(kāi)始實(shí)施的月球探測(cè)工程，即“嫦娥工程”，就是采用這一“三步走”的發(fā)展戰(zhàn)略，現(xiàn)已按預(yù)定計(jì)劃先后完成繞月探測(cè)、落月探測(cè)和采樣返回探測(cè)。我國(guó)先用嫦娥一號(hào)、二號(hào)完成了繞月探測(cè)任務(wù)，然后用嫦娥三號(hào)、四號(hào)完成了月球著陸和巡視探測(cè)任務(wù)，最終用嫦娥五號(hào)完成了無(wú)人月球采樣返回探測(cè)任務(wù)。

嫦娥五號(hào)任務(wù)的完成為我國(guó)“嫦娥工程”的“繞、落、回”三步走發(fā)展規(guī)劃畫(huà)上了圓滿(mǎn)句號(hào)。而比我國(guó)早或基本同時(shí)起步的歐洲航天局、日本和印度目前仍只完成了繞月探測(cè)。2019年，印度和以色列曾試圖進(jìn)行落月探測(cè)，但因技術(shù)原因均失敗了。由于我國(guó)掌握了大功率變推力發(fā)動(dòng)機(jī)和智能避障著陸等先進(jìn)技術(shù)，所以嫦娥三號(hào)、四號(hào)和五號(hào)均順利在月面著陸，其中嫦娥四號(hào)還是世界上第一個(gè)在月球背面軟著陸的探測(cè)器。

嫦娥五號(hào)是我國(guó)迄今為止系統(tǒng)最復(fù)雜、技術(shù)難度最大的航天工程，面臨許多技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)槿蝿?wù)中有不少環(huán)節(jié)對(duì)我國(guó)而言都是首次實(shí)施，但所有的困難最后都一一克服了。此次任務(wù)的成功實(shí)施至少有三大工程意義：

一是突破了月面自動(dòng)采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會(huì)對(duì)接、地球大氣高速再入等許多關(guān)鍵技術(shù)，從而大大提升了我國(guó)航天技術(shù)水平。

二是實(shí)現(xiàn)了首次地外天體自動(dòng)采樣返回，從而推進(jìn)了我國(guó)科學(xué)技術(shù)重大跨越。

三是完善了探月工程體系，為我國(guó)未來(lái)的載人登月和深空探測(cè)奠定一定的人才、技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。這次采樣返回任務(wù)采用了月球軌道交會(huì)對(duì)接方案，這種方案也適合載人登月。

尤其是嫦娥五號(hào)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)開(kāi)展航天活動(dòng)以來(lái)四個(gè)“首次”：

一是首次成功在月面自動(dòng)采樣。在月面上采集樣品時(shí)，著陸器上的采樣裝置要在月球低重力環(huán)境下具備鉆孔、鏟土和輸送等能力。采樣完成后要進(jìn)行沒(méi)有任何污染的封裝。在月球低重力環(huán)境中能否完成無(wú)人采樣封裝是一個(gè)較大挑戰(zhàn)。由于準(zhǔn)備充分，實(shí)際完成得很順利，2天的任務(wù)，只用了19個(gè)小時(shí)就完成了。

二是首次成功從月面起飛。采集的樣品封裝到上升器后，上升器要從著陸器上起飛到月球軌道。這一飛行階段難度很大，因?yàn)樯仙髌痫w時(shí)噴射的火焰會(huì)碰到著陸器，從而可能產(chǎn)生干擾上升器的力。另外，月球表面環(huán)境復(fù)雜，著陸器不一定是四平八穩(wěn)的狀態(tài)，也無(wú)法像地球發(fā)射塔架那樣配置火箭導(dǎo)流槽，所以要克服月面起飛軌道設(shè)計(jì)、月面起飛測(cè)控和發(fā)動(dòng)機(jī)羽流導(dǎo)流等困難。

三是首次成功在月球軌道上進(jìn)行了無(wú)人交會(huì)對(duì)接。上升器起飛后要在月球軌道與軌道返回組合體進(jìn)行無(wú)人交會(huì)對(duì)接，并把樣品轉(zhuǎn)移到返回器中，這在世界上是第一次。在月球軌道交會(huì)對(duì)接要用有較多燃料的大質(zhì)量軌道返回組合體追小質(zhì)量上升器，而且距離地球幾十萬(wàn)公里，所以對(duì)交會(huì)對(duì)接的精度要求更高。為此，我國(guó)研制了一種被稱(chēng)為抱爪式的空間輕小型弱撞擊對(duì)接機(jī)構(gòu)裝在軌道器上，它具有重量輕、捕獲可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)接精度高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)增加連桿棘爪式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接與自動(dòng)轉(zhuǎn)移功能的一體化，這些設(shè)計(jì)理念都是世界首創(chuàng)。

值得一提的是，此前只有蘇聯(lián)在20世紀(jì)70年代進(jìn)行過(guò)3次無(wú)人月球采樣返回，總共帶回了330克月球樣品，這是由于當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)沒(méi)有掌握月球軌道無(wú)人交會(huì)對(duì)接技術(shù)，所以采用從月面起飛直接返回地球的方案，因此其上升器需要克服返回艙與大量燃料死重，極大壓縮了采樣重量。這一次，嫦娥五號(hào)一次就帶回1731克月球樣品。

四是首次成功使攜帶月球樣品的返回器以11公里/秒的速度再入地球大氣層安全著陸在我國(guó)預(yù)定地點(diǎn)。此前雖然用嫦娥五號(hào)T1試驗(yàn)過(guò)1次，但這次是實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)。為了保障返回器順利著陸，我國(guó)采用了創(chuàng)新制定的半彈道跳躍式再入返回技術(shù)方案，實(shí)踐證明這一方案是安全穩(wěn)妥的。

嫦娥五號(hào)任務(wù)的圓滿(mǎn)完成還有至少兩大科學(xué)意義：

一是對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析。在嫦娥五號(hào)著陸器上不僅有鉆取和表取兩類(lèi)采樣裝置，還攜帶了3種科學(xué)探測(cè)儀器。它們?cè)谥扅c(diǎn)區(qū)域開(kāi)展了形貌探測(cè)和地質(zhì)背景勘察，獲取了與月球樣品相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)分析數(shù)據(jù)，建立了現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。

二是科學(xué)家可在實(shí)驗(yàn)室對(duì)月球樣品進(jìn)行長(zhǎng)期、系統(tǒng)的分析研究。嫦娥五號(hào)任務(wù)落月的著陸區(qū)，選擇在月球上最大的月海——風(fēng)暴洋北部的呂姆克山脈附近。那里富集鈾、釷、鉀等放射性元素，存在大約13億至20億年前的玄武巖，獲得這些年輕玄武巖的同位素年齡，有助于推進(jìn)對(duì)月球火山活動(dòng)和演化歷史的認(rèn)識(shí)，填補(bǔ)科學(xué)家對(duì)月球火山活動(dòng)研究的一個(gè)重要空白。

綜上所述，嫦娥五號(hào)任務(wù)的完成，有利于人類(lèi)進(jìn)一步了解月球的狀態(tài)、物質(zhì)含量、地質(zhì)演化歷史，深化對(duì)月壤、月殼和月球形成與演化的認(rèn)識(shí)，也能為了解太陽(yáng)活動(dòng)等提供必要的信息。另外，它經(jīng)歷了一個(gè)全面、精細(xì)、深入的科學(xué)探測(cè)過(guò)程，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，這對(duì)我國(guó)未來(lái)的載人登月和月球基地選址等都具有重要作用。

總之，通過(guò)實(shí)施“嫦娥工程”，使我國(guó)月球科學(xué)、比較行星學(xué)和空間天文學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了較大進(jìn)展，顯著提升了航天技術(shù)水平并促進(jìn)眾多相關(guān)技術(shù)發(fā)展，為中國(guó)進(jìn)一步開(kāi)展深空探測(cè)以及未來(lái)載人登月奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也大大增加了我國(guó)在全球的影響力和民族自豪感、凝聚力。

（作者系全國(guó)空間探測(cè)技術(shù)首席科學(xué)傳播專(zhuān)家）

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