揭秘嫦娥五號探月任務的三大看點
（原標題：嫦娥攬月｜長五送“嫦五”，揭秘嫦娥五號探月任務的三大看點）
11月24日4時30分，伴隨着撼天動地的轟鳴聲，長征五號火箭騰空而起，經過2200多秒的飛行，成功將嫦娥五號探測器送入地月轉移軌道，探月工程第三步正式拉開序幕。
嫦娥五號是我國探月工程“繞、落、回”三步走的收官之戰，將實現我國首次月球無人採樣返回任務，意義重大、影響深遠。
這是長征五號系列火箭今年第三次執行發射任務，也長征五號系列運載火箭的第六次發射。今年5月5日，長征五號B遙一火箭成功首飛；7月23日，長征五號遙四運載火箭成功發射了“天問一號”火星探測器。
嫦娥五號發射任務是長征五號火箭立項研製後較早明確的國家重大工程任務。歷經十年，“大火箭”終於與“嫦娥”攜手奔月，舉國關注、舉世矚目。那麼，此次發射有哪些看點呢？
嫦娥五號探測器全貌。本文圖片來源：國家航天局（萬珂攝）中國航天科技集團五院、中國航天科技集團一院。
看點一：今年最具“分量”的發射
有“胖五”之稱的長征五號火箭大家並不陌生，這款由中國航天科技集團一院研製的大推力運載火箭起飛重量約870噸，地球同步轉移軌道（GTO）運載能力可達14噸，是目前我國運載能力最大的火箭，可以說是名副其實的“大力士”。
此次長征五號火箭發射的嫦娥五號月球探測器重達8.2噸，是我國目前發射的重量最重的探測器，嫦娥五號探測器需要進入近地點200公里、遠地點41萬公里的地月轉移軌道，對運載火箭的能力提出了很高的要求。
“在長征火箭家族中，只有長征五號運載火箭可以將這麼重的載荷直接送入地月轉移軌道，這是對運載火箭能力的集中檢驗，也是對中國航天能力的最佳註解。”長征五號火箭第一總指揮、一院黨委書記李明華介紹說。
此次發射的“分量”還體現在長征五號火箭的技術創新與管理創新上。由於地月相對位置以及軌道設計等因素的限制，此次發射是一次接近於“零窗口”的發射，火箭的發射窗口只有五十分鐘，一旦在發射窗口時間內不能實施發射，嫦娥五號的奔月計劃就會受到影響。
轉運中的長征五號探測器。
爲了確保火箭準時發射，研製團隊採用了變射向、變滑行時間的多軌道奔月發射方案，應用“窄窗口多軌道”技術。長征五號運載火箭總設計師李東解釋說，針對五十分鐘的發射窗口分別設計了五條發射軌道，每條軌道對應十分鐘的發射窗口，在發射窗口期內，可根據發射時間通過軟件自動選擇發射軌道，提高了軌道切換效率，爲火箭實現“零窗口”發射奠定了基礎。
此外，作爲大型低溫火箭，長征五號火箭在發射日的工作項目繁多而複雜，任何一個環節出現問題都可能導致火箭發射時間的推遲，甚至錯過發射窗口。爲了確保發射日工作精準、高效開展，研製團隊在管理上也採取了創新的方法，通過發射日流程精細化管理，對發射前流程進行精細化再造，從過程、崗位和設施維度分別開展梳理和設計，把崗位職責、工作要求和發射流程有機融合，形成了可以指導工作的項目細化表以及工序作業指導書，對發射日當天的各項工作提供直接、有效的指導。
“採用發射日流程精細化管理後，發射日當天的每一個階段、每一個項目和每一到工序都有清晰、明確的要求和指導，每個崗位在什麼時間做什麼事情、達到什麼標準、杜絕什麼問題，都一目瞭然，提高了發射日的工作效率，有效防止了低層次問題的發生。”長征五號火箭總指揮王珏指出。
長征五號目前我國運載能力最大的火箭，可以說是名副其實的“大力士”。
看點二：中國航天史上四個“首次”
作爲我國探月工程“繞落回”三步走中的最後收官之戰，中國航天科技集團有限公司五院研製的嫦娥五號將有望實現我國航天史上的四個“首次”。
第一個“首次”是首次月面採樣返回。作爲此次任務的核心關鍵之一，月球表面自動採樣封裝是嫦娥五號任務中最引人注目的一個環節。在這個階段，嫦娥五號將在月面選定區域着陸並採集月壤，實現我國首次月面自動採樣。採集約2千克月壤並進行密封封裝，經月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉移和再入回收等過程將月球樣品安全送回地球。
1970年9月，蘇聯發射的“月球”16號是人類歷史上第一個實現在月球上自動取樣並返回地球的無人探測器，其將101克月球樣品帶回地球。
第二個“首次”是首次月面起飛上升。當嫦娥五號完成月面工作後，上升器就要帶着採集的月球樣品起飛上升，與軌返組合體對接。這是一個高難度科目。運載火箭在地球起飛是有一套完備的發射塔架系統的，點火起飛位置也經過了精確測算，飛行軌道也是一遍遍計算好的。而月面起飛就不一樣了，它沒有一馬平川的起飛地，更沒有成熟完備的發射塔架，着陸器就相當於上升器的發射塔架。
而月球表面環境複雜，着陸器不一定是四平八穩的狀態，很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上。這就給起飛帶來了很大的難度。此外，還要克服地月環境差異、發動機羽流導流空間受限等難題。月面起飛的時候，還無法像運載火箭一樣在地面發射前由地面人員完成測調和確認，必須依靠航天器“自力更生”，實現起飛時自主定位、定姿。爲了確保上升器能夠順利起飛上升，航天科技集團五院嫦娥研製團隊進行了大量的試驗驗證，並建立了一整套環環相扣的系統保證任務，爲嫦娥五號勝利邁出回家一步保駕護航。
嫦娥五號任務是我國探月工程“繞落回”三步走中的最後收官之戰。
第三個“首次”是首次實現月球交會對接。當着陸器託舉上升器實現月面起飛上升後，僅僅依靠上升器是不可能實現返回地球的，它需要飛到月球軌道上，在這裡與軌返組合體交會對接，把採集到的月壤轉移到返回器。
2011年，神舟八號載人飛船與天宮一號目標飛行器實現了我國首次空間交會對接試驗。經過幾十年的實踐探索，我國在載人航天領域已經熟練掌握了近地軌道交會對接技術，但從來沒有在38萬公里外的月球軌道上進行交會對接。嫦娥五號探測任務的無人交會對接不僅在我國尚屬首次，而且也是人類航天史上的第一次。
嫦娥五號採用具有世界先進水平的月球軌道交會對接技術，但這爲航天科技集團五院嫦娥五號研製團隊帶來了極大的挑戰。爲此，從上升器進入環月飛行軌道開始，一直到軌返組合體與上升器完成對接與樣品轉移爲止，設計師們爲嫦娥五號設計了交會、對接、組合體運行、軌返組合體與對接艙分離等一系列關鍵動作，助推嫦娥五號實現完美對接。
第四個首次是首次帶月壤高速再入返回地球。當返回器帶着月壤從38萬公里遠的月球返回地球時，飛行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的航天器速度大多爲每秒8公里的第一宇宙速度。以這樣的速度進入大氣層，很容易因高溫而被燒燬。要在進入大氣層階段把速度降下來，所以飛行試驗器返回艙選擇了半彈道“跳躍式”再入返回技術。這就像在太空打水漂一樣，整個再入返回過程就是讓返回器先是高速進入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然後以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面。整個過程環環相扣，確保返回艙能安全順利地降落在四子王旗着陸場。
長征五號火箭已迎來高密度發射。
看點三：一年不到，完成4次高密度發射
2016年11月3日，歷經十年研製的長征五號火箭首飛取得圓滿成功，突破了以大直徑箭體結構設計製造與試驗、三型大推力發動機等爲代表的12大類247項關鍵技術，讓我國火箭的運載能力達到了25噸級，多項重要性能指標進入世界前列。
2017年7月2日，長征五號遙二火箭經歷一次失利，其後908天，研製團隊負重前行，徹底攻克了發動機技術難題，2019年12月27日，長征五號遙三火箭實現了“王者歸來”。
去年長五遙三複飛以來，我們總共執行了四發飛行試驗任務，工作量非常飽滿。對於長征五號這一大型新研火箭來說，在不到一年的時間內連續完成4次的高密度發射，而且每一次都是重大任務，需要全體研製人員完全投入。
一發長征五號火箭的總裝時間大概是三個月，總測時間是一個月，進入發射場以後完成整個流程是兩個月，也就是說準備一發長五火箭大約需要六個月。爲實現一年4次發射任務，基本是幾發任務同時並行開展，對於長征五號火箭本身而言也是高密度發射。當一發火箭在發射場發射，另一發火箭就在總裝總測，長五研製團隊分爲幾撥，分別在北京、天津、文昌同步開展工作，確保了一年四發任務的完成。
根據規劃，計劃在未來2-3年內，應用長征五號B運載火箭，發射載人空間站的核心艙和試驗艙，完成載人空間站的主體建設。“十四五”期間，長征五號火箭還將在深空探測、星際探測中扮演重要角色。不論是行星探測還是小行星探測，長征五號火箭強大的運載能力都是實現目標的重要支撐，不僅可以讓探測器攜帶更多科學探測設備，還可以在軌道設計上擁有更多選擇，節省燃料、節約週期。
在發射高軌大衛星方面，長征五號火箭依然是唯一選擇；同時，在發射低軌衛星方面，長征五號火箭也可通過“一箭多星”的方式實現快速組網，大幅縮短星座組網週期。因此，長征五號火箭也將迎來高密度發射。
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