嫦娥五号携带月壤回家，还实现了中国在月球上的首次国旗独立展示（组图）

记者从国家航天局获悉，12月3日23时10分，嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟，成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。

也就是说，这单来自月球的“特产外卖”，已经由嫦娥五号这位“快递员”收单并在送往地球的路上了！

图片来源：国家航天局 张高翔

与地面起飞不同，嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统，着陆器相当于上升器的“临时塔架”，上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题；另外由于月球上没有导航星座，上升器起飞后，需在地面测控辅助下，借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。

中国在月球首次实现国旗独立展示

点火起飞前，着上组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。

点火起飞后，上升器经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段，进入预定环月飞行轨道。

随后，上升器将与环月等待的轨返组合体交会对接，将月球样品转移到返回器，后者将等待合适的月地入射窗口，做好返回地球的准备。

嫦娥五号上升器点火瞬间 图片来源：国家航天局 张高翔

2020年11月24日,嫦娥五号探测器成功发射，探测器将实施月球采样、返回任务，实现中国探月工程三步走的最后一步“回”。

嫦娥五号经地月转换轨道、环月轨道飞行后，在月面选定区域成功着陆（落月），目前它已完成月球样品采集工作、经月面起飞。之后，嫦娥五号探测器的上升器，将和正在月球轨道上的轨道器完成交会对接，经过月地转移轨道、再入回收等飞行阶段的在轨飞行过程，最终完成“挖土”并返回地球。

在此之前，记者也了解到，在这个过程中，上升器以着陆器为发射平台，点火发射脱离月面。成功离开月球表面后，将和正在月球轨道上的轨道器对接，但这个“拥抱”过程并不容易。

在远离地球的太空里，上升器和轨道器之间的对接堪称“针尖对针尖”，这样高难度的宇宙空间定位，也完全依赖嫦娥五号自身的人工智能系统。

国家航天局

上升器成功对接返回器后，还要逃脱月球的引力，这就首先要达到月球的第一宇宙速度1.68千米/秒。而要脱离月球引力飞向地球，则需要达到月球的逃逸速度2.4千米/秒。

这次，科学家提出的挖土目标是约2公斤——钻取的样品是约0.5公斤，表取的样品是约1.5公斤。有人会问，好不容易去一趟，为啥不多挖一点回来？

这是因为，采集量的多少需要与容器的大小相对应，继而影响到整个探测器的体积、重量，以及推进剂的需求。比如为了钻取0.5公斤的样品，探测器上的钻取机构要达到七八十公斤；为了表取1.5公斤的样品，表取机构也要几十公斤；这100多公斤的采样机构都要由探测器送到月球去，会影响到探测器整体的重量、体积和功耗。

所以此次发射质量非常大——嫦娥五号探测器的总重量达到8.2吨。增加样品重量就意味着最后可能会超过火箭的运载能力，所以2公斤的量已不算少了。

“拥抱”过程将被全程记录

即便没光线也能拍得清清楚楚

据此前报道，在嫦娥五号任务中，由中国航天科技集团八院研制的红外及可见光双谱段监视相机，将完美呈现轨道器与上升器的“拥抱”过程。

此次嫦娥五号所搭载的双谱段监视相机是一款专业“拍照神器”，其主业就是记录轨道器与上升器的交会对接过程，以及轨道器与着陆器/上升器组合体分离、与支撑舱分离过程。与以往任务中所搭载的监视相机不同的是，这款相机集红外和可见光成像于一体，红外和可见光传感器经各自的光学镜头获取图像数据，根据遥控指令要求在六种拍摄模式中自由切换，实现红外和可见光分别或同时成像。

探测器在月球表面自动采样 张高翔 摄

这就相当于给普通相机加了一个夜视仪，即使交会对接过程发生在月背，接受不到太阳光照，我们也可以通过红外相机记录下全过程。而在有光照的情况下，如果光照太强，可见光相机拍摄的照片也可能存在过曝的情况，影响观看效果。有了这款双谱段相机，就可确保全天时、全光照条件下记录交会对接过程，也可以让大众从红外镜头的视角看看太空。

返回器将从38万公里外赶回地球

进入大气层姿势就像“打水漂”

嫦娥五号返回器返回地球的最后一步，也是难度技术很高的一个环节。因为返回器从38万公里远的月球风驰电掣般飞到地球附近时，速度会逼近第二宇宙速度（11.2千米/秒），这个速度远远高于普通返回式卫星返回地球的第一宇宙速度（7.9千米/秒）级别。

这3公里的速度差，会有很大影响吗？

当然会！以这样的速度直接冲进大气层，巨大的摩擦和冲击足以让返回器快速焚毁。所以，返回器采用了一个很特别的“姿势”回到地球——它将在大气层边缘滑跃，多次减速，就像“打水漂”一样。

但和我们平常靠手感打水漂不同的是，返回器每一次与大气接触都要经过精准计算，最终以安全速度冲入大气，再通过气动减速和降落伞减速等方式，准确、安全降落在预定的着陆场。

为了嫦娥五号返回器的“打水漂”式返回，我国还曾在2014年，用嫦娥五号再入返回飞行试验任务演习了一遍。

那次任务是我国首次采用半弹道式跳跃的返回方式，返回器进入大气层后受控跃起，经过滑行再次进入大气层并飞向落区。但这种方式对控制精度提出了极高要求，返回器如果“跳”得过高会偏离落区，“跳”不起来则可能直接坠入大气被烧毁。然而距地面60—90公里的高层大气变化无穷，受到黑天白夜、太阳风、地磁场等多种因素影响，大气变化误差很大，需要制导导航与控制系统具备很大包容性。

如果此次任务圆满成功，中国将成为世界上第三个从月球采集样本返回地球的国家。但我国的探月任务还远没有结束。从嫦娥一号升空开始，到嫦娥五号探测器发射，我们还处在“无人探月”阶段。探月工程的第二阶段和第三阶段分别是载人登月和建立月球科研站。