嫦娥五号将择机实施月面软着陆 嫦娥五号为何踩刹车

近日，最新消息称，嫦娥五号将借机在月球表面实施软着陆。据了解，在此之前，大家都注意到探测器组件在科技人员的精确控制下顺利分离，嫦娥五号探测器的系统状况良好，那么大家都知道嫦娥五号为什么踩刹车和踩两次刹车了。接下来，我们一起来看看边肖~

5日，嫦娥将借此机会实现月球软着陆

据国家航天局发布的消息，11月30日凌晨4时40分，在科技人员的精确控制下，嫦娥五号探测器组件成功分离。

探月工程嫦娥五号任务飞行控制小组按计划实施了嫦娥五号探测器着陆器和升降舵组合与轨道器和返回器组合的分离，已成功分离，并将适时实施月球表面软着陆。

到目前为止，嫦娥五号探测器的系统状况良好，地面测控通信正常。轨道器和返回器组合将继续在平均高度约200公里的绕月轨道上飞行，等待上升会合和对接。着陆器和上升组合将借此机会在月球上实施软着陆，并进行自动采样等后续工作。

北京时间11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”，成功实施近月第二次刹车，由绕月椭圆轨道变为近圆轨道，这也是绕月最终轨道。

11月24日4时30分，中国在文昌航天发射场用长征五号运载火箭成功发射了嫦娥五号探月工程。经过大约2200秒的火箭飞行，探测器成功送入预定轨道，开始了中国第一次采样和返回外星物体的旅程。

11月24日22时06分，嫦娥5号3000N发动机工作约2秒，第一次轨道修正完成。

11月25日22时06分，嫦娥五号的两台150N发动机运转约6秒，完成第二次轨道修正。

嫦娥五号的任务预计创造“中国第一时间”，包括:一、地外物体的采样和包装；第二，外星人的起飞；第三，月球轨道的交会对接；第四，带着大约2公斤样品高速重返地球；第五，样品的储存、分析和研究。

嫦娥五号为什么踩刹车

关键的“刹车”确保它被月球捕获

最近几个月的刹车是月球探测器飞行过程中的关键轨道控制之一，目的是使其相对速度低于月球的逃逸速度，从而被月球引力捕获。

简单来说，地月转移轨道就像是从地球到月球的高速公路，火箭和探测器的分离点就是入口。

嫦娥五号探测器飞行一段时间后，在即将到达月球时，不得不在出口处离开高速，然后不得不降低速度，以到达绕月轨道。

嫦娥五号探测器副指挥官张玉华说:“当接近月球时，我们应该减速并被月球引力捕获。当到达月球轨道附近的近地点时，需要点火，形成绕月轨道，称为近月制动。不踩刹车，它就飞过月球边缘。”

据专家介绍，最近几个月刹车的“刹车”已经在嫦娥一号的任务中掌握。不同的是最近几个月这个刹车要求精度更高。

最近几个月制动后，嫦娥五号探测器成功到达月球轨道，随后能够继续为随后的月球采样做相关准备工作。所以最近几个月的刹车也是后续工作的重要依据。

最近几个月两次刹车

据了解，嫦娥五号探测器虽然已经成功进入月球轨道，但最近几个月需要刹车，将轨道调整到可以着陆等动作的高度。

此前，嫦娥三号和嫦娥四号任务的发动机推力最近几个月达到了7500牛顿，但重达8吨的嫦娥五号探测器在最近几个月使用了3000牛顿的发动机进行刹车。

为了解决重量大推力小的问题，嫦娥五号任务近几个月选择了两次刹车登月。

嫦娥五号的总设计师孟说:“因为太重了，我们先刹车捕捉一个绕月的大椭圆轨道，轨道周期约为8小时。我们在这上面转了3圈。一天之后，我们进行了最近几个月的第二次刹车，终于进入了200公里的环形轨道。”

十几个重要的控制需要在一周内完成

最近几个月第二次刹车完成后，嫦娥五号任务进入了控制任务最紧凑的阶段，大量重要而密集的行动需要在一周内完成。

首先要完成四个装置的分离，轨道器和返回器、着陆器和升降舵要成对组合。

然后，控制轨道返回组件继续在绕月轨道上运行，经过四次轨道控制后进入交会对接目标轨道。

登陆月球表面后，需要控制上组件完成动力下降并开始工作。

嫦娥五号任务总调度刘建刚说:“我们在月球表面着陆后，要在48小时内进行月球表面采样和起飞准备。月球表面起飞后，着陆组件还需要四次远程制导和控制才能到达交会对接位置，然后组织交会对接和样品转移。大约有十几个重要的控制需要在一周内完成。”

嫦娥五号力争在中国航天史上取得五项“第一”

以各种方式对月球表面进行自动采样

作为此次任务的核心之一，月球表面的自动采样和包装是嫦娥五号任务中最引人注目的环节。

记者从航天科工集团第五研究院获悉，嫦娥五号将在月球表面选定区域着陆，全力收集月球土壤，实现我国首次地外天体采样包装。

第五研究院的设计师们精心设计了两种“挖”模式:钻孔和表面取样，结合表面钻孔和多点取样。

当着陆上升组合顺利着陆在月球表面时，嫦娥五号开始了为期两天的登月工作。钻孔取样装置、地表取样装置、地表初级包装装置及其携带的密封包装装置将科学分工，密切配合，采用深钻孔、浅钻孔、“铲土”、“挖土”、“夹土”等方法收集约2公斤月球土壤并密封。

据五院专家介绍，五号任务取样装置是新研制的，技术新，难度大。需要考虑飞行任务和探测器测控、照明条件、电源和热控制的约束；采样时月球表面温度高的工作环境；有很多不确定因素，比如采样任务的时间紧，机构动作多。因此，取样和包装是这项任务的核心环节之一。

月球的起飞取决于飞船的自力更生

完成登月工作后，嫦娥五号将踏上归途。从月球回家不容易。能否走好第一步很重要。要突破中国航天史上的又一个第一次——起飞登月。

嫦娥五号上升管在月球表面点火起飞，这是一个难题。

众所周知，运载火箭从地球上起飞时有一个完整的发射系统。点火起飞位置已精确测量，飞行轨道已反复计算。

月球起飞就不一样了。马平川没有发射场，也没有成熟的发射塔。升降舵只能在登陆器上发射。但是月球表面环境复杂，着陆器不一定处于稳定状态，很可能会降落在斜坡上或者凸凹不平等不同的地形上，这样会增加起飞的难度。总之，整个起飞过程只能靠飞船的自力更生。

据第五研究院专家介绍，面对倾斜发射的技术难题，需要明确起飞稳定性的因素及其耦合效应，依靠精确的姿态确定能力完成空中间对准，实现精确入轨。有必要通过大量地面模拟和试验来验证起飞和上升发动机。但是月球环境的特殊性，低重力，高保真空等环境模拟，使得地面验证比较困难。

五院科研团队经过一系列技术攻关，成功进行了各种试验验证，建立了一套联锁系统保障任务，为嫦娥五号从月球上保驾护航。

人类首次月球轨道无人交会对接

嫦娥五号登月舱将在从月球表面起飞后飞往月球轨道。但是独自将月球样本送回地球超出了它的能力范围。它需要在月球轨道上与轨道器和返回器的组合交会对接，并将样品交给返回器完成下一次旅程。

20世纪70年代，苏联成功地进行了三次无人月球取样任务，先后使用了16号、20号和24号月球探测器，从月球上回收了300多克样品。国家空探测技术首席科学通信专家庞志浩告诉《科技日报》记者，苏联采用的方案是探测器从月球表面起飞，直接返回地球。探测器需要携带大量燃料，但携带样品的能力极其有限。

经过几十年的实践和探索，我国在载人航天领域已经掌握了近地轨道的交会对接技术，但在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接，不仅是我国第一次，也是人类航天史上第一次，给五院科研团队带来了巨大的挑战。

记者从第五研究院了解到，嫦娥五号绕月轨道交会对接采用对接捕捉交会对接方式，没有卫星导航信号的支持，对接和样品转移过程的自主性很高。需要在探测器测控、照明条件、姿态和轨道控制、电源和热控的约束下完成交会对接飞行方案的设计。

同时，月球轨道交会对接过程中，地面测控的支撑能力有限，受限于对接机构的尺寸，对对接精度有要求。此外，嫦娥五号对接机构必须考虑样品转移装置的设计，以保证对接精度能够满足样品转移的相关要求。对接机构和样品转移机构的一体化设计也比较困难。

从立管进入绕月轨道开始，直到轨道返回组件与立管对接和样品转移完成，第五研究院的设计人员为嫦娥五号精心设计了会合、对接、组装操作、轨道返回组件与对接舱分离等一系列关键动作，帮助嫦娥五号准确完成样品接力。

带着月球土壤高速返回地球

重返大气层时，近地轨道航天器的速度通常是每秒7.9公里左右的第一宇宙速度。嫦娥五号以接近每秒11.2公里的第二宇宙速度从月球飞向地球。

每秒3公里以上的速度差带来的力量不同。如果嫦娥五号太过激进，撞向地球，整个任务就白费了。

为此，研究人员首次提出了半弹道跳跃再入返回技术方案，就像在大气层表面泼水，让返回者高速进入大气层，然后借助大气层提供的升力“跳跃”，再以第一宇宙速度重返大气层，返回地面。

2014年，我国发射了嫦娥五号再入飞行试验器，模拟了嫦娥五号登月、绕月轨道飞行和返回的全过程，成功验证了跳跃再入和返回技术，使我国成为继美苏之后世界上第三个成功实现航天器从月球轨道返回地面的国家。

但是当年的实验和今天的任务还是有细微差别的。五院专家表示，嫦娥五号的再入设计继承了以往飞行试验机的设计，任务再入范围与飞行试验机基本相同。然而，装载月球土壤的样品容器的重量是不确定的，这可能影响返回者的质量特性，这要求返回者制导和导航控制系统具有高鲁棒性。

除上述四点外，裴还表示，中国将首次实施完整的月球样品储存、分析和研究全过程。

从项目建立到发射，嫦娥五号任务组经历了10年的艰苦工作。围绕诸多关键核心技术和难点，第五研究院充分研究和继承了低轨卫星、高轨卫星、载人航天交会对接、地外物体无人着陆和航天器返回等技术经验，并加入研究单位集中最强阵容攻克难关，确保嫦娥五号探测器设计合理、功能和性能满足任务要求、研制过程技术状态和质量可控。

嫦娥五号能否在未来20天左右成功完成任务并如期返回，还有待观察。

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