“胖五”就位 嫦娥“五妹”即將奔月

出發 去月球“挖土”

任務難度大

完成“2+2+2+1”探月飛行：兩次發射、兩次著陸、兩次封裝、一次交會對接

實現四個我國“首次”：首次在月面自動采樣；首次從月面起飛；首次在38萬千米外的月球軌道上進行無人交會對接；首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球

研究價值高

“五妹”將在月球正面最大的月海風暴洋北部呂姆克山脈附近著陸

“挖土”取樣地富集鈾、釷、鉀等放射性元素，存在于大約13億至20億年前的玄武巖

人類目前尚未有這一時段的月壤樣本

本報記者 郜陽

這幾天，文昌衛星發射中心熱鬧非凡。一位體重800多噸的客人——被我們親切稱為“胖五”的長征五號遙五運載火箭悄然到訪。這回，“胖五”將帶著嫦娥“五妹”奔向月球。而僅在四個月前，“胖五”陪伴“天問一號”探測器踏上我國首次火星探索之旅。

11月17日上午，長征五號遙五運載火箭和嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場垂直轉運至發射區。垂直轉運標志著長征五號火箭和嫦娥五號探測器完成了前期總裝、測試等一系列工作，這對器件組合體正靜靜等待著倒計時的號令聲。

遙遠的月球背面，“四姐”嫦娥四號著陸器和“玉兔二號”月球車已迎來第24月晝。而作為新的使者，嫦娥五號將開展月表采樣返回任務，替我們帶回月球的第一抔土。“五妹”的這次月球之旅，也是我國航天領域迄今最復雜、難度最大的任務之一。

完成“繞落回”目標

作為地球的鄰居，月球對地球的影響十分深遠，很多生命現象與月相及月球公轉周期息息相關。

對于中國航天而言，月球更是邁向深空的“前哨站”。早在2004年，中國正式開展月球探測計劃，在國務院正式批準繞月探測工程立項后，工程的領導小組便將其命名為“嫦娥工程”，而第一顆繞月衛星命名為“嫦娥一號”。

大家最常聽到的關于月亮的神話，應該就是“嫦娥奔月”了吧——因為吃了長生不死之藥，嫦娥飛到天上，居住在月宮。中國探月工程用這個神話傳說中的人物來命名，弘揚了中國傳統文化，也表達了“奔月”這個主題。

2007年，嫦娥一號發射升空，開啟了我國月球探測的第一段旅程。隨后，我國接二連三地向月球及周邊發射了一系列航天器。除了大家耳熟能詳的“嫦娥”系列之外，還有2014年發射的“嫦娥五號T1”試驗器，以及2018年發射的“鵲橋號”地月中繼衛星等。

嫦娥工程按計劃分為無人月球探測、載人登月以及建立月球基地三個階段。從嫦娥“大姐”到“五妹”，都屬于無人月球探測階段。而無人探測又分“繞”“落”“回”三步走——

“繞”為第一步。首先實現衛星繞月飛行探測。這一階段主要任務在于研制和發射能夠探測月球的衛星，衛星和火箭的研制為后續工作鋪路。繞月時可利用很多儀器對月球拍照、觀測。“落”為第二步。探月飛船一般是主飛船繞著月球飛，然后探測器降落到月球表面。這個階段要開展“軟著陸”和月球表面的勘察。“回”為第三步。這個階段需要能把月球車采集到的樣品帶回來的技術。“回”不是指繞月球飛行的衛星回來，而是說登上月球的探測器能回到地球。

九天攬月星河闊，十六春秋繞落回。從嫦娥一號拍攝的全月球影像圖，到嫦娥二號首次實現我國對小行星的飛躍探測，再到嫦娥三號成功實現落月夢想、嫦娥四號實現人類探測器首次月背軟著陸揭開月球背面神秘面紗……嫦娥“姐妹”們帶著國人的奔月夢，一步一個腳印踏實向前。即將啟程的嫦娥五號，就要實現我國月球探測“繞、落、回”三個步驟中的最后一步。順利的話，這次探測還將讓人類在44年后，再次帶回月球饋贈的“伴手禮”。

完成月球“繞、落、回”的目標，對中國航天而言，只是一個開始——“六妹”“七妹”和“八妹”已經領命，計劃實現月球南極采樣返回，甚至嘗試在月面上“3D打印”房子……

帶回月球“伴手禮”

中國探月工程首席科學家、中國科學院院士、被譽為“嫦娥之父”的歐陽自遠在中科院格致論道講壇上介紹，將要發射的“嫦娥五號”會著陸在月球正面的一個地方，這個地方有很多復雜的科學問題。“我們一定能夠得到很多樣品，大概要采樣2公斤到3公斤的樣品，供全國的科學家來進行研究。”

雖然月壤在月球上唾手可得，但是對地球人來說卻蘊藏著極大的科學價值。月壤是研究月球的樣本，由月球巖石在遭受隕石撞擊、太陽風轟擊和宇宙射線輻射等空間風化作用后形成，其中有大量的月球巖石碎塊、礦物及隕石等物質。科學家通過研究這些月壤物質，既可以了解月球的地質演化歷史，也可以為了解太陽活動等提供必要的信息。

每個打開微信的瞬間，你都會看見這幅熟悉的畫面：地平線劃出一道微微發光的弧度，一個黑色的小人站在上面，凝視著天空中那顆美麗的地球。這不是電腦制作的虛擬圖，而是基于一張真實的照片，它有個廣為流傳的可愛昵稱：藍色彈珠——由美國宇航員尤金·瑟南用哈蘇照相機在執行“阿波羅17”號登月飛行時在太空中拍攝。小人腳下的大地，則普遍被認為就是月球。

在1969年7月至1972年12月，美國通過“阿波羅11”號到“阿波羅17”號載人飛船實施了7次載人登月任務，除了“阿波羅13號”因發生故障中途返回，其余6艘飛船皆完成登月，成功將12名航天員送上月球，共帶回月壤和月巖樣品約381.7千克。而蘇聯月球16號探測器從月球豐饒海取回了一塊101克的小樣本；月球20號探測器和月球24號探測器則分別從阿波羅尼厄斯高地和月球危海采集到了55克與170克樣品。

通過這些月球饋贈的“伴手禮”，科學家們取得了豐碩的成果。研究顯示，月壤中存在氦-3，這種元素具有安全、清潔、高效的能源特點。按照目前地球的能源消耗規模，月球上的氦-3用于核聚變發電后，能夠滿足人類約一萬年的能源需求。

歐陽自遠是這樣描述此次“挖土”任務的：“嫦娥五號會有一個鏟子鏟樣品，還會在月球上打鉆取樣，把所有的樣品取下來后放在返回艙里面。”據了解，嫦娥五號的取樣地址具有很高的研究價值。“五妹”將在月球正面最大的月海風暴洋北部呂姆克山脈附近著陸，風暴洋相對較年輕，富集鈾、釷、鉀等放射性元素，該地存在于大約13億至20億年前的玄武巖，而人類目前尚未有這一時段的月壤樣本。

國際頂尖學術期刊《自然》(Nature)在近期一篇題為“中國將取回40年來的第一塊月球巖石”的文章中提到，嫦娥五號獲取的樣本將填補科學家對月球火山活動理解上的一個重要空白。此前，美國和蘇聯的月球任務所獲得的巖石表明，月球上的火山活動在35億年前達到頂峰，隨后逐漸減弱并停止。但對月球表面的觀測發現，某些區域可能含有最近10億至20億年前才形成的火山熔巖——如果嫦娥五號的樣本證實這段時間月球仍在活動，那么月球歷史將可能被改寫。

中科院上海技術物理研究所研究員何志平在第三屆世界頂尖科學家論壇之青年天文物理會議上介紹，月球礦物光譜分析儀是嫦娥五號探測器上的主要有效載荷，用以完成對月面目標的光譜探測和分析任務，為采樣區月表物質成分和資源勘察，以及樣品實驗室測量結果比對研究提供科學數據。

體驗太空“打水漂”

和“姐姐”們相比，“五妹”的結構復雜得多，足有4個主要部件：上升器、著陸器、再入器和軌道器，而嫦娥一號與嫦娥二號僅是一個軌道器，嫦娥三號與嫦娥四號也只有一個著陸器和一個巡視器。

從任務操作來看，“嫦娥五號”探月飛行可用“2+2+2+1”概括。即兩次發射：地面發射與月面發射；兩次著陸：月面著陸與地球著陸；兩次封裝：月面封裝與月軌封裝；還有一次交會對接：月軌對接。

能否將來自月球的“紀念品”順利帶回地球，是“五妹”此次奔月之旅成功與否的關鍵。由于月球與地球的距離遙遠，在離開月球返回地球的路上，火箭的速度會不斷上升，在進入地球大氣層時，會以第二宇宙速度左右的高速再入。“糟了，返回艙高速地撞擊地球的大氣層就會一直燃燒著，會把我們采集回來的樣品全部燒掉。”歐陽自遠表示，“所以我們采取了一個辦法，當返回艙下降到大氣層彈道一半的時候，就不能再下降了，讓它跳出大氣層，再下降。就像小孩兒在水面上用石頭打一個水漂，把石頭砸進去，再冒出來，再落下去，如此返回艙的速度就慢了。這樣的話，我們就可以利用降落傘讓它降落下來，就比較安全了。”

這一俗稱“太空打水漂”的方案是否可行？答案是肯定的——在2014年，我國就利用“嫦娥五號T1”試驗器“舞娣”開展了測試，再入器樣件在經過了長時間的再入之后，平穩地落在了預定的落區范圍內，驗證了再入技術的可靠性。

“挖土”之后的兩次“打包”也是一大挑戰。嫦娥五號機械臂在采集月壤樣本之后，將之通過一系列方式送入上升器中，予以第一次封裝，防止在離開月球的過程中出現損耗。第二次封裝則是上升器的月壤轉移到再入器中，來保護月壤樣品不受再入時惡劣環境的影響。在完全無人操作的情況下，如何做到“嚴絲合縫”對“五妹”而言難度不小。如果萬事如意，嫦娥五號將實現我國開展航天活動以來的四個“首次”：首次在月面自動采樣；首次從月面起飛；首次在38萬千米外的月球軌道上進行無人交會對接；首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

祝福嫦娥五號一路順利！順利奔月，順利“回家”！

[責任編輯：楊凡、崔中連]

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