深度｜“嫦娥”再次奔月，这次将有去有回

11月24日4时30分，搭载着嫦娥5号的长征五号火箭成功发射。据悉，嫦娥5号将执行我国首次月球采样返回任务，而这，也是中国迄今最复杂、难度最高的航天任务之一。

根据现场报道，长征五号遥五运载火箭发射升空后，先后实施了助推器分离、整流罩分离、一二级分离以及器箭分离等四次分离。

“嫦娥”奔月

中国开始筹备月球探测工程的历史最早可以追溯到20世纪90年代，当时主要进行论证工作。直到2004年1月，探月工程正式获批立项，并命名为“嫦娥工程”。

嫦娥工程主要分为“绕、落、回”三个阶段，2007年10月，中国第一个月球探测器“嫦娥1号”卫星成功发射并准确进入了环月轨道，意味着探月工程一期的“绕月”目标顺利完成。

2008年，探月工程二期立项并进入工程实施阶段。二期工程包括“嫦娥2号”和“嫦娥3号”两次任务，主要目标是实现月球的软着陆，以及开展月球表面的探测和勘察任务。

2010年10月，“嫦娥2号”发射，作为“嫦娥3号”的先导星，“嫦娥2号”主要用于开展部分技术的先期验证，包括直接奔月轨道、X频段测控以及预选着陆区详察等。

在“嫦娥2号”打完头阵后，2013年12月，“嫦娥3号”探测器成功着陆月球预选区，首次实现了中国航天器地外天体软着陆与巡视勘察，同时也标志着探月工程二期的“落月”目标完成。

2009年，探月工程二期实施的同时，探月工程三期也正式开启，主要是进行“嫦娥5号”的方案论证和研究。到了2011年，三期工程正式立项，任务目标是实现月面无人采样返回。

实际上，在正式发射“嫦娥5号”之前，中国先行实施了月地高速再入返回任务以验证半弹道跳跃式再入的关键技术。2014年10月，月地高速再入返回飞行器发射升空，并于同年11月顺利返回地球，这为“嫦娥5号”任务的顺利实施打下了极为重要的技术基础。

如果此次“嫦娥5号”任务能顺利完成，那也意味着探月工程“绕、落、回”的三个目标的全部实现。

看到这里可能有人会好奇，“嫦娥4号”去哪里了。一位航天专家曾向记者表示，探月工程的每一期都会进行“一主一备”两手准备，这是为了防止出现突发事件而拖延整体计划。

因此，探月工程对应“绕、落、回”三个目标设计的实际上是3颗卫星，分别是嫦娥1号、3号和5号，而嫦娥2号、4号、6号则是作为备用卫星。

比如嫦娥1号和2号，这两个卫星项目是同时开展，包括每一个部件都是研制两套，所以“嫦娥1号”发射的时候，“嫦娥2号”也已经制造出来。当“嫦娥1号”成功完成任务后，专家们会开始论证“嫦娥2号”的新目标，所以后来看到“嫦娥2号”成为了“嫦娥3号”的先导星。

而在“嫦娥4号”作为“嫦娥3号”的备用星，在“嫦娥3号”成功完成任务后，其也有了新任务，即实现人类首次软着陆于月球背面并开展巡视探测的目标，这也是探月四期的首次任务。2018年12月8日，“嫦娥4号”成功发射，并于2019年1月3日，成功在月球背面预选着陆区完成着陆。

这次将有去有回

嫦娥5号是探月工程三期的主任务，它将验证除宇航员生存以外的载人登月主要关键技术，具体包括月面采样、月面起飞、月球轨道交会对接、地球大气高速再入返回等。

据悉，“嫦娥5号”探测器由月球轨道器、着陆器、上升器和返回器等4器组成。整个飞行任务过程则包括发射、地月转移、近月制动、环月飞行、着陆下降、月面工作、月面起飞上升、交会对接与样品转移、环月等待、月地转移、再入回收共11个阶段。

根据国家航天局此前发布的消息，11月23日18时30分许，长征五号遥五运载火箭开始加注液氧液氢低温推进剂，计划于11月24日凌晨4时-5时择机实施发射任务。

 为什么会有近1个小时的发射区间，这是因为射前操作繁杂再加上海南发射场气象条件复杂, 需要保持一定的发射窗口宽度来降低工程风险。因此，运载火箭采用5条弹道、每条弹道覆盖10分钟发射窗口宽度的方法，来满足50分钟发射窗口的要求和探测器系统±5分钟发射轨道修正能力的限制。

此外，受到运载火箭发射质量的限制,地月和月地转移轨道均选择了飞行时间约5天左右的入射能量最优轨道。而为了尽可能减小对再入航程的需求,月地转移入射机会选择在月球相对地球赤纬为最南纬的前后几天，采样区的选择则确定为月球正面最大的月海风暴洋区域。

“嫦娥5号”除了要实现月面无人采样返回的工程目标，同时还带有着陆区的现场调查和分析、月球样品的分析与研究等两大科学目标。所以，“嫦娥5号”上也配置了降落相机、全景相机、月球矿物光谱分析仪、月壤结构探测仪4台科学探测载荷,实现可见光、红外、微波等多谱段探测。

1958年到1976年，美苏两国代表的两大阵营曾展开过一场航天竞赛，并掀起一轮探月高潮。期间，两国共开展了100次无人探测，其中前苏联64次，美国36次。此外，美国还有9次“阿波罗”载人探测，具体包括2次载人环月，7次载人登月。

通过这些探测活动，美国采集了385kg月球样本，前苏联则获得了375g月球样本，通过这些样本，两国都得到了大量的月球科学探测原始数据。

在随后的40多年里，各国对月球的探测工作仍在继续，但基本都是环月探测。去年，“嫦娥4号”在月面的软着陆，已经使中国成为继美苏之后第三个着陆月球的国家，而这次“嫦娥5号”计划从月球带回2kg样本，如果成功，那中国则将取回40年来的第一块月球岩石。

国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华曾表示，在嫦娥工程“绕、落、回”三个阶段目标全部完成后，中国的探月工程将进入到月球探测后续任务阶段。

而除了已经实施的嫦娥4号任务外，国家航天局也正在组织国内专家对探月四期的后续规划进行论证，基本明确还有三次任务：

一是嫦娥六号，计划在月球南极进行采样返回，至于是在月背还是正面，要根据嫦娥五号的采样情况来确定；

 二是嫦娥七号，计划在月球南极进行一次综合探测，探测内容包括月球的地形地貌、物质成分、空间环境等；

三是嫦娥八号，除了继续进行科学探测试验以外，嫦娥八号还要进行一些关键技术的月面试验，作为将来拟在月球建立科研基地的前期探索。

月球是距离地球最近的天体，也是人类探索宇宙的起点。过去近20年里，中国的探月工程已经取得五战五捷的成绩，现在，我们也静候嫦娥5号成功归来的佳音，届时，中国也将开启探月的新篇章。

（作者：白杨 编辑：刘雪莹,李清宇）