記者從國家航天局獲悉，11月24日4時30分，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒后，順利將探測器送入預定軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。
嫦娥五號升空瞬間。本報記者 高興貴攝
拋開那些專業(yè)術語，其實這次的探月任務可以形象地概括為：我們派嫦娥五號去月球出了個差，并請它帶回一些“土特產(chǎn)”即月壤回來以便科學研究。
嫦娥五號是我國探月工程“繞、落、回”三步走的收官之戰(zhàn)，我國探月工程自2004年1月立項并正式啟動以來，已連續(xù)成功實施嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號、再入返回飛行試驗和嫦娥四號等五次任務。那么嫦娥五號與前幾次的探測有什么不同之處？工程有哪些難點需要突破？將要實現(xiàn)哪些科學目標呢？
西昌衛(wèi)星發(fā)射中心文昌發(fā)測站副站長、嫦娥五號任務01指揮員胡旭東（中）激動鼓掌慶祝發(fā)射任務成功。本報記者 高興貴攝
旅程步步創(chuàng)新
嫦娥五號由軌道器、返回器、著陸器、上升器四個部分共15個分系統(tǒng)組成，是中國首個實施無人月面取樣返回的航天器。
嫦娥五號計劃實現(xiàn)三大工程目標：
一是突破窄窗口多軌道裝訂發(fā)射、月面自動采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接、月球樣品儲存等關鍵技術，提升我國航天技術水平；
二是實現(xiàn)我國首次地外天體自動采樣返回，推動我國科學技術重大進步；
三是完善探月工程體系，為我國未來開展載人登月與深空探測積累重要的人才、技術和物質(zhì)基礎。
月面自動采樣和封裝是此次任務的核心關鍵之一。在這個階段，嫦娥五號探測器將在月面選定區(qū)域著陸，并使出渾身解數(shù)采集月壤，實現(xiàn)我國首次月面自動采樣返回。為此，中國航天科技集團五院的設計師們?yōu)殒隙鹞逄柧脑O計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。當“嫦娥五號”的著陸上升組合體順利軟著陸在月球表面后，就要開始為期2天的月面工作了。它隨身攜帶的挖土“神器”，將科學分工，精密配合，采取深鉆、淺鉆、“鏟土”、“挖土”、“夾土”等各種方式，采集約2千克月壤并進行密封封裝，經(jīng)月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉(zhuǎn)移和再入回收等過程將月球樣品安全送至地球家園。
當嫦娥五號探測器完成月面工作后，就要踏上“回家”的旅程。
月面起飛上升是回家的第一步。要知道，運載火箭在地球起飛是有一套完備的發(fā)射塔架系統(tǒng)的，點火起飛的位置、飛行軌道等也要經(jīng)過精確測算。而月面起飛就不一樣了，由于月球表面環(huán)境復雜，著陸器很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上，這給起飛帶來了很大的難度。此外，“嫦娥五號”在月面起飛無法做到像運載火箭一樣，在發(fā)射前由地面人員完成測調(diào)和確認，必須依靠自己的力量，實現(xiàn)起飛時的自主定位、定姿。
嫦娥五號在回家路上還要實現(xiàn)月球軌道交會對接。在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接在我國尚屬首次。設計師們像訓練一名體操運動員一樣，為嫦娥五號精心設計了交會、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(xiàn)完美對接，這項月球軌道交會對接技術具有世界先進水平。
當返回器帶著月壤，從38萬公里遠的月球風馳電掣般向地球飛來，這時它的飛行速度接近每秒11公里，稱之為第二宇宙速度。這和一般從近地軌道返回的航天器速度大多為每秒8公里的第一宇宙速度有很大不同。速度過快很容易讓航天器一頭撞向地球，后果不堪設想。為此，設計師們提出了半彈道跳躍式再入返回技術方案，就像在太空打水漂一樣，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，然后再入大氣層，最后返回地面。
挖土意義重大
此次嫦娥五號任務的科學目標主要是開展著陸點區(qū)域形貌探測和地質(zhì)背景勘察，獲取與月球樣品相關的現(xiàn)場分析數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)與實驗室分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；對月球樣品進行系統(tǒng)、長期的實驗室研究，分析月壤的結(jié)構(gòu)、物理特性、物質(zhì)組成，深化月球成因和演化歷史的研究。
月球的土壤，對地球人來說卻蘊藏著巨大的科學價值。
據(jù)中國地質(zhì)大學(武漢)行星科學研究所教授肖龍介紹，月壤是研究月球的樣本，由月球巖石在遭受隕石撞擊、太陽風轟擊和宇宙射線輻射等空間風化作用后形成，其中有大量的月球巖石碎塊、礦物及隕石等物質(zhì)�？茖W家通過研究這些月壤物質(zhì)，既可以了解月球的地質(zhì)演化歷史，也可以為了解太陽活動等提供必要的信息。
除科學意義外，月壤還含有豐富的資源。
據(jù)航天科技集團五院相關專家介紹，科研人員通過研究發(fā)現(xiàn)，月壤中含有大量微小的橘紅色玻璃形式顆粒，這些顆粒一般富含鋁、硫和鋅，它們是在月幔部分融化過程中，于月球表面下約300千米深處形成，因火山活動而噴出到月球表面。通過對樣品的分析與實驗證實，月壤和月巖中氧化鐵的含量很高，從中可以制取水和氧，未來可利用月面物質(zhì)支持月球基地的運行，并為登月飛行器補充燃料。
更重要的是，科學家還在采集回來的樣品中發(fā)現(xiàn)了核聚變的理想原料氦-3。按照目前地球的能源消耗規(guī)模，月球上的氦-3用于核聚變發(fā)電后能夠滿足人類約1萬年的能源需求。此外，由于月壤處于月球的最表層，具有松散、非固結(jié)、細顆粒和易于開采的特點，是未來月球科研站建設、采礦、修路、資源提取的首選目標。
據(jù)專家介紹，在可預見的相當長的時間內(nèi)，月壤的經(jīng)濟價值遠高于下伏的基巖。因此，通過對月壤的精細研究，可提供月球資源開發(fā)利用前景的重要信息，并為月球基地的選址提供重要的科學依據(jù)。需要說明的是，目前所謂的月球資源，是指對地球上的人類具有潛在的開發(fā)價值，還不具備商業(yè)開發(fā)的價值。
記者：姜天驕
