嫦娥“五姑娘”完美落月，開(kāi)始“挖土”！

　　北京時(shí)間12月1日23時(shí)11分，在經(jīng)歷了為期一周的地月轉移、近月制動(dòng)、環(huán)月飛行之旅后，嫦娥五號探測器成功著(zhù)陸在月球正面西經(jīng)51.8度、北緯43.1度附近的預選著(zhù)陸區，并傳回著(zhù)陸影像圖。

　　作為中國探月工程“繞、落、回”三步走的收官之戰，嫦娥五號任務(wù)將從月球采集約2千克月球樣品返回地球。嫦娥五號探測器軟著(zhù)陸于月球哪個(gè)區域？探測器如何穩穩地降落？降落后又將如何開(kāi)展“挖土”作業(yè)呢？

　　落在哪？

　　據中國國家航天局消息，12月1日22時(shí)57分，嫦娥五號著(zhù)陸器和上升器組合體從距離月面約15公里處開(kāi)始實(shí)施動(dòng)力下降，7500牛變推力發(fā)動(dòng)機開(kāi)機，逐步將探測器相對月球速度從約1.7 公里/秒降為零。

12月1日拍攝的嫦娥五號探測器著(zhù)陸畫(huà)面。新華社記者 金立旺 攝

　　期間，嫦娥五號探測器進(jìn)行快速姿態(tài)調整，逐漸接近月表。此后進(jìn)行障礙自動(dòng)檢測，選定著(zhù)陸點(diǎn)后，開(kāi)始避障下降和緩速垂直下降，平穩著(zhù)陸于月球正面風(fēng)暴洋的呂姆克山脈以北地區。著(zhù)陸過(guò)程中，著(zhù)陸器配置的降落相機拍攝了著(zhù)陸區域影像圖。

　　成功著(zhù)陸后，著(zhù)陸器在地面控制下，進(jìn)行了太陽(yáng)翼和定向天線(xiàn)展開(kāi)等狀態(tài)檢查與設置工作，將正式開(kāi)始持續約2天的月面工作，預計將采集2千克左右的月球樣品。

　　此前，美國阿波羅計劃從月球累計帶回380多千克月球樣品，蘇聯(lián)依靠無(wú)人飛行器分3次共獲得了300余克月壤；但美國、蘇聯(lián)等國家的航天器均未到訪(fǎng)過(guò)呂姆克山脈附近。

　　中國科學(xué)院院士、中國探月工程首任首席科學(xué)家歐陽(yáng)自遠曾表示，中國選擇的著(zhù)陸點(diǎn)距離阿波羅計劃著(zhù)陸點(diǎn)有上千公里距離，將會(huì )迎來(lái)新的現象、新的發(fā)現。

　　全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專(zhuān)家龐之浩告訴中新社記者，月球正面風(fēng)暴洋相對較年輕，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，將有助于推進(jìn)對月球火山活動(dòng)和演化歷史的認識。它可以填補科學(xué)家對月球火山活動(dòng)研究的一個(gè)重要空白。

　　“據月球科學(xué)家介紹，此前對美、蘇獲取月壤樣品的研究表明，月球上的火山活動(dòng)在35億年前達到頂峰，然后減弱并停止。但對月球表面的觀(guān)測發(fā)現，某些區域可能含有最近10至20億年前才形成的火山熔巖，這與嫦娥五號著(zhù)陸地區的年齡相仿。如果嫦娥五號采回的樣本能夠證實(shí)這段時(shí)間月球仍在活動(dòng)，將改寫(xiě)月球的歷史?！饼嬛普f(shuō)。

嫦娥五號探測器軟著(zhù)陸后降落相機拍攝的圖像 來(lái)源：國家航天局

　　怎么落？

　　在選定呂姆克山脈以北地區作為著(zhù)陸點(diǎn)后，嫦娥五號著(zhù)陸上升組合體如何在短時(shí)間內完成一系列難度系數很大的動(dòng)作，穩穩地降落在月球表面？

　　中國航天科技集團五院專(zhuān)家告訴記者，歷經(jīng)主動(dòng)減速、快速調整、接近、懸停避障、緩速下降和自由下落段，嫦娥五號這穩穩的一落看似輕盈輕松，卻蘊藏著(zhù)科研人員的眾多智慧和積淀。此次嫦娥五號落月有四大看點(diǎn)。

　　看點(diǎn)一：“選址準、落得穩”

　　嫦娥五號任務(wù)的落月和近月制動(dòng)一樣，有且只有一次機會(huì )，必須一次成功。由于涉及采樣后上升器的月面起飛，所以，嫦娥五號落月的過(guò)程也是為后續上升器月面起飛選擇“發(fā)射場(chǎng)”。

　　相較于嫦娥三號、四號，嫦娥五號對于著(zhù)陸點(diǎn)的位置精度和平整度方面的高要求是空前的，這需要著(zhù)陸區域內無(wú)太高的凸起、無(wú)太深的凹坑，坡度要符合任務(wù)要求。

　　為實(shí)現“選址正確、落得準確”，嫦娥五號采用了五院502所在嫦娥三號和四號上應用的“粗精接力避障”方式。著(zhù)陸上升組合體在飛到距離月面100米時(shí)會(huì )懸停一下，通過(guò)對選定區域拍照，精確識別選好落點(diǎn)。之后，著(zhù)陸上升組合體再斜向下飛行，邊下降邊注意避障，飛到選定著(zhù)陸點(diǎn)的正上方后豎直下降，在距離月面較近時(shí)提前關(guān)閉主發(fā)動(dòng)機，然后利用著(zhù)陸腿的緩沖實(shí)現軟著(zhù)陸。

　　看點(diǎn)二：著(zhù)陸緩沖“顯身手”

　　落月的關(guān)鍵在于平穩二字。嫦娥五號著(zhù)陸上升組合體在落月時(shí)，撞擊月面會(huì )形成較大的沖擊載荷，必須設計相應的著(zhù)陸緩沖系統，吸收著(zhù)陸的沖擊載荷，保證探測器不翻倒、不陷落，這是落月的技術(shù)難題之一。著(zhù)陸緩沖機構，通俗地說(shuō)，就是嫦娥五號的“腿”。

　　與嫦娥三號的著(zhù)陸緩沖設計方案相比，由于任務(wù)難度增加，嫦娥五號任務(wù)的著(zhù)陸緩沖能力要求提高了30%，但機構重量指標卻減少了5%。嫦娥五號的“腿”繼承了嫦娥三號、嫦娥四號的良好基因，具有完全自主知識產(chǎn)權的“偏置收攏、自我壓緊”式方案，保證收攏簡(jiǎn)單、展開(kāi)可靠，解決了著(zhù)陸緩沖、著(zhù)陸穩定性等多方面問(wèn)題，確保嫦娥五號穩定可靠地完成與月球的“親密擁抱”。

　　看點(diǎn)三：“天黑請閉眼”

　　在降落的過(guò)程中，嫦娥五號著(zhù)陸上升組合體距離月面較近時(shí)，主發(fā)動(dòng)機會(huì )激起月塵，容易觸發(fā)月塵污染星敏感器，從而影響上升器后續的月面起飛。

　　為了不讓月塵“迷了上升器的漂亮眼睛”，科研人員特別設計了一個(gè)蓋子。在距離月面一定的高度時(shí)把星敏感器的鏡頭蓋起來(lái)，待落月之后月塵散去，再通知星敏感器把蓋子打開(kāi)，這一睜一閉之間，著(zhù)陸器和上升器組合體已經(jīng)順利著(zhù)陸在月亮之上。這一過(guò)程被科研人員親切地稱(chēng)為“天黑請閉眼”。

　　看點(diǎn)四：定向天線(xiàn)“一線(xiàn)牽”

　　落月?tīng)縿?dòng)著(zhù)國人的心。38萬(wàn)公里外的嫦娥五號正經(jīng)歷著(zhù)什么樣的考驗？所有的訊息，都需通過(guò)著(zhù)陸上升組合體的一口小小的“鍋”來(lái)傳送遙測數據。這個(gè)“小鍋”就是定向天線(xiàn)——把探測器上的數據傳輸到地面的發(fā)射轉換裝置。

　　從月球把數據發(fā)送回地球，通信的距離相比地面手機通信遠了幾萬(wàn)倍，這就需要采取特殊的對地定向天線(xiàn)來(lái)發(fā)送數據?？蒲腥藛T設計的定向天線(xiàn)包含了反射面天線(xiàn)輻射器、雙軸驅動(dòng)機構。為了使整器減重，此款反射面天線(xiàn)極致輕量化設計，相比同類(lèi)天線(xiàn)減重40%以上，既輕便又可靠。

　　中國航天科技集團五院專(zhuān)家表示，雙軸驅動(dòng)機構就像人的肩關(guān)節、肘關(guān)節，驅動(dòng)反射天線(xiàn)輻射器靈活地轉動(dòng)，確?！靶″仭笔冀K對準地面，向地球傳送嫦娥五號落月的遙測數據。

嫦娥五號著(zhù)上組合體模擬圖。北京飛控中心供圖

　　咋“挖土”？

　　嫦娥五號任務(wù)是中國目前技術(shù)難度最大、系統組成最復雜的航天任務(wù)之一。成功著(zhù)陸在月球后，嫦娥五號探測器將開(kāi)展為期約 2 天的月面工作，“使出渾身解數”采集約2千克月球樣本，實(shí)現中國首次地外天體采樣。

　　科研人員為嫦娥五號精心設計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。探測器隨身攜帶了鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”，將采取深鉆、淺鉆，以及“鏟土”“挖土”“夾土”等方式，采集約2千克“月壤”，并進(jìn)行密封封裝。

　　“我們的目標是兩公斤，經(jīng)過(guò)論證，兩公斤是數量上不算少，工程上可實(shí)現?！敝袊鴩液教炀痔皆屡c航天工程中心副主任、嫦娥五號任務(wù)新聞發(fā)言人裴照宇說(shuō)，“但是作為對這次任務(wù)的考核，我們的目標是采樣返回，采到樣品、返回地球，就是成功。不管帶多少，都是成功?！?/p>

　　根據日、地、月的運動(dòng)關(guān)系，以及工程各種約束條件，嫦娥五號任務(wù)的總周期是22至23天，各環(huán)節環(huán)環(huán)相扣。此次任務(wù)將創(chuàng )造五個(gè)“中國第一”。

　　“一是地外天體的采樣與封裝，二是地外天體的起飛，三是月球軌道交會(huì )對接，四是攜帶樣品高速地球再入，五是月球樣品的分析和研究，這在我國都是首次?！迸嵴沼钫f(shuō)。

　　從發(fā)射升空到成功落月，38萬(wàn)公里，7天抵達，800多秒驚心動(dòng)魄的下降，嫦娥五號探測器的表現近乎完美。

　　這是中國探測器第三次在月球表面成功軟著(zhù)陸，距離月球采樣返回的夢(mèng)想更前進(jìn)了一大步。期待嫦娥“五姑娘”圓滿(mǎn)完成“挖土”工作，順利返回地球！(郭超凱)

　　轉自：中新網(wǎng)微信公眾號

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