嫦娥五号实现月面软着陆后续任务将开创中国航天史上的多个首次

本报记者 刘扬 ●韩润奇 薛英民 高晓燕 薛欣

中国嫦娥五号月球探测器在太空中飞行一周后，肩负“落月挖土”重任的着陆器和上升器组合体于12月1日深夜历经主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落等步骤后，成功实施在月面预定区域的软着陆。《环球时报》记者了解到，这意味着中国迄今为止最复杂、难度最大的探月任务——嫦娥五号任务月面采样作业即将拉开帷幕，后续任务将开创中国航天史上的多个首次。

“稳稳的落月”如何完成

《环球时报》记者从国家航天局获悉，12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区，并传回着陆影像图。

12月1日22时57分，嫦娥五号着陆器和上升器组合体从距离月面约15公里处开始实施动力下降，7500牛变推力发动机开机，逐步将探测器相对月球速度从约每秒1.7公里降为零。期间，探测器进行快速姿态调整，逐渐接近月表。此后进行障碍自动检测，选定着陆点后，开始避障下降和缓速垂直下降，平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区。着陆过程中，着陆器配置的降落相机拍摄了着陆区域影像图。

嫦娥五号探测器抓总研制单位航天科技集团五院详细介绍了整个着陆过程。它先是利用大推力反向制动快速减速，然后快速调整姿态并对预定落区地形进行拍照识别，避开大的障碍，实现“粗避障”，然后组合体在飞到距离月面100米时悬停，并再次对选定区域进行精确拍照，实现“精避障”，之后再斜向下飘向选定的着陆点，在移动到着陆点正上方之后开始竖直下降，到距离月面较近时关闭发动机，然后利用着陆腿的缓冲实现软着陆。

保证落月的几大神器

据《环球时报》记者了解，嫦娥五号任务的落月和近月制动一样，都只有一次机会，必须一次成功。由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号的落月过程也是在为上升器的后续月面起飞选择“发射场”。因此相较于此前落月的嫦娥三号和嫦娥四号，嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度要求之高是空前的，需要着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，坡度也要符合任务要求。

由于嫦娥五号着陆器和上升器组合体在落月时，撞击月面会形成冲击，为保证探测器不翻倒、不陷落，就需要稳定可靠的着陆缓冲机构，也就是嫦娥五号的“腿”。《环球时报》记者从航天科技集团五院了解到，这4条集缓冲、支撑于一体的“腿”来自嫦娥三号和嫦娥四号的完美基因，但因为本次任务难度增加，嫦娥五号的着陆缓冲能力要求提高30%，但机构重量指标却减少了5%。

落月过程中还有两个非常精妙的设计。表面上看，降落过程中“干活”的是着陆器，它“背着”的上升器似乎没有发挥作用，但着陆器其实一直在借助上升器的“外脑”和“外眼”，即上升器从月面起飞时要用的“最强大脑”——中央控制计算机和通过“看星星”确定自己姿态的星敏感器。这种借助“外力”的方法，避免了在着陆器和上升器上同时安装两套系统，既节约成本又减轻重量。其次，由于距离月面较近时，主发动机激起的月尘会污染星敏感器，可能影响上升器从月面起飞，所以技术人员专门设计了盖子，在距离月面一定高度时把星敏感器的镜头盖起来。利用“天黑请闭眼”的这种设计，星敏感器一直要等到落月后月尘散去再把盖子打开。这“一睁一闭”之间，着陆器和上升器组合体已经顺利着陆在月亮之上了。

“五姑娘”落月意义有多重大

在嫦娥五号任务之前，它的“三姐”“四姐”都曾成功在月面实施软着陆。嫦娥三号实现我国首次地外天体软着陆和巡视探测，嫦娥四号成功登陆月背，成为人类历史上首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，至今状态良好。专家介绍说，相比两位“姐姐”，嫦娥五号落月的几大特点凸显了此次任务的重大意义。

首先是降落区域不同。据国家航天局介绍，嫦娥五号任务的采样区域是在月球正面风暴洋西北部。为什么要将风暴洋西北部作为着陆与采样作业区域呢？航天科技集团五院嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢介绍称，嫦娥五号任务的着陆地点过去还没有人类探测器去过。科学家根据目前的研究成果，认为这块区域形成的地质年代比较年轻，如果能将这块区域的样品带回实验室进行分析，能够帮助人类更好地认识月球形成过程。彭兢称，选择在风暴洋西北部采样也有从工程实现角度来考虑的因素。

长期报道中国航天的资深科技记者余建斌对《环球时报》记者表示，嫦娥五号的着陆点和嫦娥三号的月球虹湾着陆点纬度基本相当。采样点的月球纬度高低会影响太阳光照强度、能量保障、温度，这涉及探测器的热控制。在月面着陆区域，上升器上升后要跟轨道器、返回器组合体在月球轨道对接，通过月球着陆区经纬度的选择，尽量和轨道器所在的太空轨道面一致，有助于减少燃料消耗。

完成月面软着陆之后，着陆器在地面控制下，进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作。随后着陆器和上升器组合体将利用机械臂表取和钻地钻取两种方法开始采样作业，采样量约两公斤，月面工作时间约两天。▲