嫦娥揽月｜难点多 风险大 嫦娥五号有多复杂？

嫦娥五号探测器是迄今为止我国研制的最为复杂的航天器系统，飞行程序非常复杂，技术性能要求严格，研制工作事关我国探月三期工程的成败。

11月24日，万众瞩目的嫦娥五号一飞冲天，进入预定轨道，发射取得圆满成功。

发射成功后，嫦娥五号将经过11个阶段，20 余天的在轨飞行过程，采集约2千克月球样品返回地球。

本文图片 中国航天科技集团有限公司五院

嫦娥“五姑娘”有何不同？

嫦娥五号任务是我国探月工程“绕、落、回”三步走的收官之战, 将实现我国首次月球无人采样返回任务。

时间回到2011 年1月，国务院正式批复立项，嫦娥五号探测器启动研制工作。在2012 年12 月，完成探测器系统方案阶段研制总结评审，转入初样研制阶段；2015 年12 月，探测器研制迎来一个重要节点，探测器系统初样研制总结和正样设计评审完成，转入正样研制阶段。今年7月，嫦娥五号空运抵达发射场，此后开展了将近5个月的发射场工作。

从2007年起，我国先后成功发射了嫦娥一号、二号、三号、四号探测器，那么与这四个“姐姐”相比，嫦娥“五姑娘”有什么不同呢。

首先，外观造型就不一样。中国航天科技集团有限公司专家介绍说，作为我国探月三期工程采样返回任务的核心，嫦娥五号探测器是迄今为止我国研制的最为复杂的航天器系统，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个器，包含15个分系统。

这四器每一个都是单独的个体，此外它们还能组合在一起，比如着陆器和上升器“抱”在一起，就组合成了“着上组合体”，而轨道器和返回器组合而成的叫“轨返组合体”， 此外，四器“串”在一起，就构成了一个完整的探测器。而嫦娥 “大姐”和“二姐”分别是一颗单独的卫星，“三姐”和“四姐”是由着陆器和月球车“两器”组成。所以说，嫦娥“五姑娘”是家族里结构最复杂的探测器。

其次是任务目标不同。嫦娥五号任务的目的是实现月面自动采样返回，开展月球样品地面分析研究。任务期间，嫦娥五号探测器将重点实现三大工程目标：一是要突破一系列关键技术，提升我国航天技术水平；二是要实现首次地外天体自动采样返回，推进我国科学技术重大跨越；三是要完善探月工程体系，为载人登月和深空探测奠定一定的人才、技术和物质基础。

除了“挖土”回地球，嫦娥五号探测器还将开展一系列科学探测，如着陆区的现场调查和分析，着陆点区域形貌探测和地质背景勘察，获取与月球样品相关的现场分析数据，建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系。此外，还要对月球样品的分析与研究，深化月球成因和演化历史的研究等。

最后是最终归宿不同。2007年发射的嫦娥一号完成任务后最终受控撞月；嫦娥二号在完成探月任务后，脱离月球轨道向更远更深的太空飞行，实现我国对小行星（图塔蒂斯小行星）的飞跃探测，嫦娥“二姑娘”成为我国第一个行星际探测器。2013年和2019年分别发射成功的嫦娥三号和嫦娥四号都是执行落月探测任务，最终的归宿是留在月球。承担“绕、落、回”第三步的嫦娥五号则将带着月球的“特产”——月壤返回地球。

诸多难点给研制团队带来巨大挑战

在整个任务过程中，嫦娥五号探测器需要经历着陆器落月、月表采样，月球起飞，轨道对接，样品转移，返回器返回等多个环节，飞行程序非常复杂，技术性能要求严格，研制工作事关我国探月三期工程的成败，诸多难点、风险点，给抓总研制探测器的中国航天科技集团五院的研制团队带来巨大挑战。

相较于神舟飞船和嫦娥三号均只有两个部分需要分离，即两个分离面，嫦娥五号探测器由于一次发射要完成采样与返回任务，因此，技术要求上决定了该探测器有更多的分离面。五院专家介绍说，嫦娥五号具有轨道器和着陆器组合体、着陆器和上升器组合体、轨道器和返回器组合体、轨道器和支撑舱以及轨道器与对接支架5个分离面，这些分离面均有“一次性工作”的特点，任何一次分离出问题，都将给任务的实施带来灾难性的后果。

顺利落月后，嫦娥五号在月球上“挖土”也是一个非常精细的活。无人采样器通过采样钻头深入月球内部和采样机械臂月球表面采样两种方法获取月球样品，获取后需要转移到上升器里，上升器与轨道器对接后，又要将上升器里面的样品通过轨道器转移到返回器里面，整个环节必须分毫不差，丝丝相扣，任何环节控制不精细，都将影响任务的完成。

整个月面采样返回过程涉及到月表样品转移、月面垂直上升、月球轨道交会对接等关键技术。虽然我国已掌握空间交会对接技术，但以往神舟飞船与天宫一号交会对接是在距地球400公里左右的地球轨道上进行的，而嫦娥五号任务将在距地球38万公里的月球轨道上，完成上升器与轨道器的交会对接，无法借助导航卫星的帮助，这就需要突破月球轨道测控精度、月球轨道敏感器交互，轻小型航天器对接等技术。

此外，嫦娥五号探测器实施月表采样返回任务后，着陆器将留在月球表面，上升器留在月球轨道，轨道器留在地球轨道，最终，返回器携带样品返回地球表面，如此复杂的技术环节，都是对研制团队的全新挑战。

从立项到发射，嫦娥五号经历了10年的艰辛奋战。五院专家指出，围绕上述关键核心技术和诸多难点、风险点，航天科技集团五院在充分研究继承五院低轨道卫星、高轨道卫星、载人航天交会对接、地外天体无人着陆器与返回等现有航天器研制技术精华的基础上，联合参研单位集中最强阵容攻克难关，先后突破了月表采样任务所涉及到的20余项关键技术和总体设计优化技术、地面试验验证技术。

通过团队的努力和付出，实现了方案设计步步优化，减轻重量克克计较，多种手段摸清规律，数十项试验验证全方位考核性能，从而，确保了嫦娥五号探测器方案设计合理，各项功能性能满足任务的要求，研制过程技术状态和质量受控。

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