11月24日4時(shí)30分，搭載著嫦娥5號的長征五號火箭成功發(fā)射。據(jù)悉，嫦娥5號將執(zhí)行我國首次月球采樣返回任務(wù)，而這，也是中國迄今最復(fù)雜、難度最高的航天任務(wù)之一。

根據(jù)現(xiàn)場報(bào)道，長征五號遙五運(yùn)載火箭發(fā)射升空后，先后實(shí)施了助推器分離、整流罩分離、一二級分離以及器箭分離等四次分離。

“嫦娥”奔月

中國開始籌備月球探測工程的歷史最早可以追溯到20世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)主要進(jìn)行論證工作。直到2004年1月，探月工程正式獲批立項(xiàng)，并命名為“嫦娥工程”。

嫦娥工程主要分為“繞、落、回”三個(gè)階段，2007年10月，中國第一個(gè)月球探測器“嫦娥1號”衛(wèi)星成功發(fā)射并準(zhǔn)確進(jìn)入了環(huán)月軌道，意味著探月工程一期的“繞月”目標(biāo)順利完成。

2008年，探月工程二期立項(xiàng)并進(jìn)入工程實(shí)施階段。二期工程包括“嫦娥2號”和“嫦娥3號”兩次任務(wù)，主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月球的軟著陸，以及開展月球表面的探測和勘察任務(wù)。

2010年10月，“嫦娥2號”發(fā)射，作為“嫦娥3號”的先導(dǎo)星，“嫦娥2號”主要用于開展部分技術(shù)的先期驗(yàn)證，包括直接奔月軌道、X頻段測控以及預(yù)選著陸區(qū)詳察等。

在“嫦娥2號”打完頭陣后，2013年12月，“嫦娥3號”探測器成功著陸月球預(yù)選區(qū)，首次實(shí)現(xiàn)了中國航天器地外天體軟著陸與巡視勘察，同時(shí)也標(biāo)志著探月工程二期的“落月”目標(biāo)完成。

2009年，探月工程二期實(shí)施的同時(shí)，探月工程三期也正式開啟，主要是進(jìn)行“嫦娥5號”的方案論證和研究。到了2011年，三期工程正式立項(xiàng)，任務(wù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月面無人采樣返回。

實(shí)際上，在正式發(fā)射“嫦娥5號”之前，中國先行實(shí)施了月地高速再入返回任務(wù)以驗(yàn)證半彈道跳躍式再入的關(guān)鍵技術(shù)。2014年10月，月地高速再入返回飛行器發(fā)射升空，并于同年11月順利返回地球，這為“嫦娥5號”任務(wù)的順利實(shí)施打下了極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

如果此次“嫦娥5號”任務(wù)能順利完成，那也意味著探月工程“繞、落、回”的三個(gè)目標(biāo)的全部實(shí)現(xiàn)。

看到這里可能有人會好奇，“嫦娥4號”去哪里了。一位航天專家曾向記者表示，探月工程的每一期都會進(jìn)行“一主一備”兩手準(zhǔn)備，這是為了防止出現(xiàn)突發(fā)事件而拖延整體計(jì)劃。

因此，探月工程對應(yīng)“繞、落、回”三個(gè)目標(biāo)設(shè)計(jì)的實(shí)際上是3顆衛(wèi)星，分別是嫦娥1號、3號和5號，而嫦娥2號、4號、6號則是作為備用衛(wèi)星。

“嫦娥4號”作為“嫦娥3號”的備用星，在“嫦娥3號”成功完成任務(wù)后，其有了新任務(wù)，即實(shí)現(xiàn)人類首次軟著陸于月球背面并開展巡視探測的目標(biāo)，這也是探月四期的首次任務(wù)。2018年12月8日，“嫦娥4號”成功發(fā)射，并于2019年1月3日，成功在月球背面預(yù)選著陸區(qū)完成著陸。

這次將有去有回

嫦娥5號是探月工程三期的主任務(wù)，它將驗(yàn)證除宇航員生存以外的載人登月主要關(guān)鍵技術(shù)，具體包括月面采樣、月面起飛、月球軌道交會對接、地球大氣高速再入返回等。

據(jù)悉，“嫦娥5號”探測器由月球軌道器、著陸器、上升器和返回器等4器組成。整個(gè)飛行任務(wù)過程則包括發(fā)射、地月轉(zhuǎn)移、近月制動(dòng)、環(huán)月飛行、著陸下降、月面工作、月面起飛上升、交會對接與樣品轉(zhuǎn)移、環(huán)月等待、月地轉(zhuǎn)移、再入回收共11個(gè)階段。

根據(jù)國家航天局此前發(fā)布的消息，11月23日18時(shí)30分許，長征五號遙五運(yùn)載火箭開始加注液氧液氫低溫推進(jìn)劑，計(jì)劃于11月24日凌晨4時(shí)-5時(shí)擇機(jī)實(shí)施發(fā)射任務(wù)。

為什么會有近1個(gè)小時(shí)的發(fā)射區(qū)間，這是因?yàn)樯淝安僮鞣彪s再加上海南發(fā)射場氣象條件復(fù)雜， 需要保持一定的發(fā)射窗口寬度來降低工程風(fēng)險(xiǎn)。因此，運(yùn)載火箭采用5條彈道、每條彈道覆蓋10分鐘發(fā)射窗口寬度的方法，來滿足50分鐘發(fā)射窗口的要求和探測器系統(tǒng)±5分鐘發(fā)射軌道修正能力的限制。

此外，受到運(yùn)載火箭發(fā)射質(zhì)量的限制，地月和月地轉(zhuǎn)移軌道均選擇了飛行時(shí)間約5天左右的入射能量最優(yōu)軌道。而為了盡可能減小對再入航程的需求，月地轉(zhuǎn)移入射機(jī)會選擇在月球相對地球赤緯為最南緯的前后幾天，采樣區(qū)的選擇則確定為月球正面最大的月海風(fēng)暴洋區(qū)域。

“嫦娥5號”除了要實(shí)現(xiàn)月面無人采樣返回的工程目標(biāo)，同時(shí)還帶有著陸區(qū)的現(xiàn)場調(diào)查和分析、月球樣品的分析與研究等兩大科學(xué)目標(biāo)。所以，“嫦娥5號”上也配置了降落相機(jī)、全景相機(jī)、月球礦物光譜分析儀、月壤結(jié)構(gòu)探測儀4臺科學(xué)探測載荷，實(shí)現(xiàn)可見光、紅外、微波等多譜段探測。

1958年到1976年，美蘇兩國代表的兩大陣營曾展開過一場航天競賽，并掀起一輪探月高潮。其間，兩國共開展了100次無人探測，其中前蘇聯(lián)64次，美國36次。此外，美國還有9次“阿波羅”載人探測，具體包括2次載人環(huán)月，7次載人登月。

通過這些探測活動(dòng)，美國采集了385kg月球樣本，前蘇聯(lián)則獲得了375g月球樣本，通過這些樣本，兩國都得到了大量的月球科學(xué)探測原始數(shù)據(jù)。

在隨后的40多年里，各國對月球的探測工作仍在繼續(xù)，但基本都是環(huán)月探測。去年，“嫦娥4號”在月面的軟著陸，已經(jīng)使中國成為繼美蘇之后第三個(gè)著陸月球的國家，而這次“嫦娥5號”計(jì)劃從月球帶回2kg樣本，如果成功，那中國則將取回40年來的第一塊月球巖石。

國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華曾表示，在嫦娥工程“繞、落、回”三個(gè)階段目標(biāo)全部完成后，中國的探月工程將進(jìn)入到月球探測后續(xù)任務(wù)階段。

而除了已經(jīng)實(shí)施的嫦娥4號任務(wù)外，國家航天局也正在組織國內(nèi)專家對探月四期的后續(xù)規(guī)劃進(jìn)行論證，基本明確還有三次任務(wù)：

一是嫦娥六號，計(jì)劃在月球南極進(jìn)行采樣返回，至于是在月背還是正面，要根據(jù)嫦娥五號的采樣情況來確定；

二是嫦娥七號，計(jì)劃在月球南極進(jìn)行一次綜合探測，探測內(nèi)容包括月球的地形地貌、物質(zhì)成分、空間環(huán)境等；

三是嫦娥八號，除了繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探測試驗(yàn)以外，嫦娥八號還要進(jìn)行一些關(guān)鍵技術(shù)的月面試驗(yàn)，作為將來擬在月球建立科研基地的前期探索。

月球是距離地球最近的天體，也是人類探索宇宙的起點(diǎn)。過去近20年里，中國的探月工程已經(jīng)取得五戰(zhàn)五捷的成績，現(xiàn)在，我們也靜候嫦娥5號成功歸來的佳音，屆時(shí)，中國也將開啟探月的新篇章。