长五遥五送嫦五,开启探月新征程
——回顾嫦娥五号采样返回任务
作者|蒋昕玙
审核|郑成卓
编辑|贺柏翔
我们最近的邻居——月球（图片来源于丁乙）
尽管近年来有关月球的研究成果层出不穷，但我们对这个邻居依然知之甚少。对于她的起源，我们仍不能给出确切的答案。要解答有关月球的一系列问题，最好的方法就是进行实地探测，探测的方法之一就是采集月壤并进行分析。
历史上国内外许多探测器已将此付诸实践，尤其是阿波罗计划中带回地球的大量月壤，为各种科研项目做出了重大贡献。但我们还需要更多来自不同地质背景、不同历史时期的样本，并带回地球进行更精确的分析——嫦娥五号就背负着这样的使命，踏上了前往月球的漫漫征程。
长征五号遥五火箭点火起飞瞬间(图片来源于刘君达)
北京时间11月24日4时30分，长征五号遥五火箭托举着嫦娥五号月球探测器在海南文昌发射场升空，发射取得圆满成功。这次任务是中国航天史上难度最大的任务之一，也是我国探月三期工程的收官之作。“绕、落、回”三部曲走到了最后一步，嫦娥终于不再一去不返，而是会带着月球的“土特产”回到地球。
长征五号遥五运载火箭升空（图片来源于孙霈源）
嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成，重8.2吨，共配置了6台有效载荷和一台载荷管理器。6台有效载荷分别为降落相机、全景相机、全景相机转台、月球矿物光谱分析仪、月壤结构探测仪和国旗展示系统。
嫦娥五号探测器结构示意图（图片来源于网络）
嫦娥五号任务的科学目标是开展采样区月表形貌和地质构造调查、次表层结构探测以及月表物质成分和资源勘察，建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系；对采回的月球样品进行系统、长期的实验室研究，分析月壤结构、物理特性、物质组成，深化月球成因和演化历史的研究。
计划实现三大工程目标：一是突破窄窗口多轨道装订发射、月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、地球大气高速再入、月球样品储存等关键技术；二是实现我国首次地外天体自动采样返回；三是完善探月工程体系，为我国未来开展载人登月与深空探测积累重要人才、技术和物质基础。
嫦娥五号完成我国首次国旗月表独立展示（图片来源于CNSA/CLEP）
嫦娥五号在前期进行两次轨道修正（原计划三次，因入轨精度较高，第三次取消）和两次近月制动后，顺利进入近圆形环月轨道，并于11月30日凌晨4:40完成了着陆器上升器组合体（下称“着上组合体”）与轨道器返回器组合体（下称“轨返组合体”）的分离。
着上组合体与轨返组合体分离（视频来源于我们的太空）
着上组合体两次降轨变轨后，于12月1日23:11成功在月球正面风暴洋北部的吕姆克山一带软着陆，随后开始月面自动采样，本次采样使用了表取和钻取相结合的方式。2日22时，探测器顺利完成采样工作。
嫦娥五号软着陆（视频来源于CNSA/CLEP）
3日上升器起飞前，着上组合体实现月面国旗展开，这是我国首次国旗月表独立展示。23:10，上升器完成我国首次地外天体起飞，进入预定环月轨道，之后在6日5:42完成了与轨返组合体的对接，这是人类首次进行月球轨道无人自动交会对接。紧接着6:12将样品容器安全转移至返回器中，12:35轨返组合体与上升器成功分离，8日7:30上升器降落在月球表面预定落点。
上升器起飞（视频来源于我们的太空）
上升器与轨返组合体交会对接及样品转移（视频来源于CNSA/CLEP）
轨返组合体与上升器分离（视频来源于我们的太空/CNSA/CLEP）
此后轨返组合体进入环月等待阶段，直到12～13日实施了两次月地转移入射，后续又进行了三次月地转移轨道修正。17日凌晨1时许，轨道器与返回器分离，1:59，返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，嫦娥五号任务圆满完成！
返回器成功着陆（图片来源于CCTV）
仰望星空，更要脚踏实地。最后，我们一起回顾一下探月工程的点点滴滴：
2007年10月24日
长征三号甲火箭成功发射嫦娥一号，我国成为世界上继苏联（俄罗斯）、美国、日本、欧空局之后第5个自主发射月球探测器的国家。2009年3月1日，嫦娥一号完成使命，撞击月球表面预定地点
2010年10月1日
长征三号丙火箭成功发射嫦娥二号，我国成功突破直接地月转移轨道发射技术，获取了7米分辨率的全月图，2012年12月13日成功飞掠4179号小行星图塔蒂斯，使我国成为继美国、日本、欧空局之后第4个探测小行星的国家。
2013年12月2日
长征三号乙火箭成功发射嫦娥三号。此次任务的圆满成功，使我国成为世界上继苏联/俄罗斯、美国之后第3个实现月面软着陆和月面巡视探测的国家。
2014年10月24日
长征三号丙火箭成功发射嫦娥五号T1再入返回飞行器，为嫦娥五号探路，11月1日返回器回到地球。
2018年5月21日
长征四号丙火箭成功发射鹊桥号中继星，作为地月通讯和数据中转站，这是世界首颗地球轨道外专用中继通信卫星。
2018年12月8日
长征三号乙火箭成功发射嫦娥四号，执行人类历史首次月球背面软着陆和巡视探测任务。
2020年11月24日
长征五号遥五火箭成功发射嫦娥五号，执行我国首次月面采样返回任务。
……
（未来计划，日期仅供参考）
2023/2024年 ??月 ??日
嫦娥六号 月球南极采样返回
2024 年 ??月 ??日
嫦娥七号 月球南极综合探测
2026年 ??月 ??日
嫦娥八号 关键技术月面试验
21世纪30年代～40年代
建立综合型月球基地，实现人类长期驻留！
嫦娥五号采样返回任务的成功完成，不仅为我国21世纪20年代火星采样返回任务（目前计划2028年）奠定了基础，也验证了载人登月所需掌握的部分关键技术，意义重大。探月工程四期部署了嫦娥四、六、七、八号等任务，嫦娥四号作为先导任务已取得成功，嫦娥六、七、八号将执行更加复杂的任务，她们将帮助我们逐步揭开月球的神秘面纱。期待有一天，我们能亲自踏上这片遥远的土地，将中华民族奔月的梦想变成现实。
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参考资料
1、 孙辉先，李慧军，张宝明，等. 中国月球与深空探测有效载荷技术的成就与展望[J]. 深空探测学报， 2017，4（6）：495-509.
2、 裴照宇，王琼，田耀四，嫦娥工程技术发展路线.深空探测学报，2015.6
3、 尹怀勤，我国探月工程的发展历程.天津科技，2017.2
4、@China航天，新浪微博，https://weibo.com/u/5616492130?is_all=1
5、 “大火箭”成功送“嫦娥五号”奔月！揭秘三大看点，航天科技一院/中国运载火箭技术研究院微信公众号， https://mp.weixin.qq.com/s/ZWLZzdbsH5Tqo4biQN8TZQ
6、 嫦娥五号荣耀归来！小动物成功抢镜，我们的太空微信公众号，https://mp.weixin.qq.com/s/rw-5DY6DxLqAJGcP8XFeng
7、 嫦五之旅，全程高燃！月球“土特产”顺利送达，嫦娥五号探月任务全程回顾，空天部落微信公众号，https://mp.weixin.qq.com/s/dRstgbtDbmOWVinBfVQLJQ
8、 嫦娥五号回家！未来十年，国际月球探测有这些计划，时蓬，王琴，白青江，范全林/科技导报微信公众号，https://mp.weixin.qq.com/s/si2aq-y7buprZEkEUCgSEw
9、长五×嫦五磅礴出征，探月往返路径图，三体引力波微信公众号，https://mp.weixin.qq.com/s/0JFceh_69t1J6jwwgkS43w
10、探月极限挑战之旅开启！嫦娥五号出发了，六号、七号还远吗，太空精酿/科学大院微信公众号，https://mp.weixin.qq.com/s/vlNYk1MuV2DhuGoDMU8vyA
11、List of missions to the Moon，wikipedia，https://en.m.wikipedia.org/wiki/List_of_missions_to_the_Moon
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