嫦娥五號實現月面軟着陸後續任務將開創中國航天史上的多個首次

本報記者 劉揚 ●韓潤奇 薛英民 高曉燕 薛欣

中國嫦娥五號月球探測器在太空中飛行一週後，肩負“落月挖土”重任的着陸器和上升器組合體於12月1日深夜歷經主動減速、快速調整、接近、懸停避障、緩速下降和自由下落等步驟後，成功實施在月面預定區域的軟着陸。《環球時報》記者瞭解到，這意味着中國迄今為止最複雜、難度最大的探月任務——嫦娥五號任務月面採樣作業即將拉開帷幕，後續任務將開創中國航天史上的多個首次。

“穩穩的落月”如何完成

《環球時報》記者從國家航天局獲悉，12月1日23時11分，嫦娥五號探測器成功着陸在月球正面西經51.8度、北緯43.1度附近的預選着陸區，並傳回着陸影像圖。

12月1日22時57分，嫦娥五號着陸器和上升器組合體從距離月面約15公里處開始實施動力下降，7500牛變推力發動機開機，逐步將探測器相對月球速度從約每秒1.7公里降為零。期間，探測器進行快速姿態調整，逐漸接近月表。此後進行障礙自動檢測，選定着陸點後，開始避障下降和緩速垂直下降，平穩着陸於月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區。着陸過程中，着陸器配置的降落相機拍攝了着陸區域影像圖。

嫦娥五號探測器抓總研製單位航天科技集團五院詳細介紹了整個着陸過程。它先是利用大推力反向制動快速減速，然後快速調整姿態並對預定落區地形進行拍照識別，避開大的障礙，實現“粗避障”，然後組合體在飛到距離月面100米時懸停，並再次對選定區域進行精確拍照，實現“精避障”，之後再斜向下飄向選定的着陸點，在移動到着陸點正上方之後開始豎直下降，到距離月面較近時關閉發動機，然後利用着陸腿的緩衝實現軟着陸。

保證落月的幾大神器

據《環球時報》記者瞭解，嫦娥五號任務的落月和近月制動一樣，都只有一次機會，必須一次成功。由於涉及採樣後上升器的月面起飛，嫦娥五號的落月過程也是在為上升器的後續月面起飛選擇“發射場”。因此相較於此前落月的嫦娥三號和嫦娥四號，嫦娥五號對於着陸點的位置精度和平整度要求之高是空前的，需要着陸區域內無太高的凸起、無太深的凹坑，坡度也要符合任務要求。

由於嫦娥五號着陸器和上升器組合體在落月時，撞擊月面會形成衝擊，為保證探測器不翻倒、不陷落，就需要穩定可靠的着陸緩衝機構，也就是嫦娥五號的“腿”。《環球時報》記者從航天科技集團五院瞭解到，這4條集緩衝、支撐於一體的“腿”來自嫦娥三號和嫦娥四號的完美基因，但因為本次任務難度增加，嫦娥五號的着陸緩衝能力要求提高30%，但機構重量指標卻減少了5%。

落月過程中還有兩個非常精妙的設計。表面上看，降落過程中“幹活”的是着陸器，它“揹着”的上升器似乎沒有發揮作用，但着陸器其實一直在藉助上升器的“外腦”和“外眼”，即上升器從月面起飛時要用的“最強大腦”——中央控制計算機和通過“看星星”確定自己姿態的星敏感器。這種藉助“外力”的方法，避免了在着陸器和上升器上同時安裝兩套系統，既節約成本又減輕重量。其次，由於距離月面較近時，主發動機激起的月塵會污染星敏感器，可能影響上升器從月面起飛，所以技術人員專門設計了蓋子，在距離月面一定高度時把星敏感器的鏡頭蓋起來。利用“天黑請閉眼”的這種設計，星敏感器一直要等到落月後月塵散去再把蓋子打開。這“一睜一閉”之間，着陸器和上升器組合體已經順利着陸在月亮之上了。

“五姑娘”落月意義有多重大

在嫦娥五號任務之前，它的“三姐”“四姐”都曾成功在月面實施軟着陸。嫦娥三號實現我國首次地外天體軟着陸和巡視探測，嫦娥四號成功登陸月背，成為人類歷史上首個在月球背面軟着陸和巡視探測的航天器，至今狀態良好。專家介紹説，相比兩位“姐姐”，嫦娥五號落月的幾大特點凸顯了此次任務的重大意義。

首先是降落區域不同。據國家航天局介紹，嫦娥五號任務的採樣區域是在月球正面風暴洋西北部。為什麼要將風暴洋西北部作為着陸與採樣作業區域呢？航天科技集團五院嫦娥五號探測器系統副總設計師彭兢介紹稱，嫦娥五號任務的着陸地點過去還沒有人類探測器去過。科學家根據目前的研究成果，認為這塊區域形成的地質年代比較年輕，如果能將這塊區域的樣品帶回實驗室進行分析，能夠幫助人類更好地認識月球形成過程。彭兢稱，選擇在風暴洋西北部採樣也有從工程實現角度來考慮的因素。

長期報道中國航天的資深科技記者餘建斌對《環球時報》記者表示，嫦娥五號的着陸點和嫦娥三號的月球虹灣着陸點緯度基本相當。採樣點的月球緯度高低會影響太陽光照強度、能量保障、温度，這涉及探測器的熱控制。在月面着陸區域，上升器上升後要跟軌道器、返回器組合體在月球軌道對接，通過月球着陸區經緯度的選擇，儘量和軌道器所在的太空軌道面一致，有助於減少燃料消耗。

完成月面軟着陸之後，着陸器在地面控制下，進行了太陽翼和定向天線展開等狀態檢查與設置工作。隨後着陸器和上升器組合體將利用機械臂表取和鑽地鑽取兩種方法開始採樣作業，採樣量約兩公斤，月面工作時間約兩天。▲