2020年11月24日凌晨4时30分，在中国文昌航天发射场，长征五号遥五运载火箭成功将“嫦娥五号”月球探测器发射升空，开启了人类时隔48年的月球探测地月往返之旅。
“嫦娥五号”的成功发射，标志着我国探月工程“绕、落、回”顺利迈出了最后一步，它将实现中国航天史上首次在月球表面自动采样，首次从月面起飞，首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接，首次带月壤以接近第二宇宙速度返回地球。
有业内专家表示，嫦娥五号月球采样返回任务，完全可以看做无人版的“阿波罗登月”。它是我国第一个地外取样返回的航天项目，将把月球上的土壤和岩石带回地球，堪称真正意义上的“九天摘月”。那么，嫦娥五号是如何实现“九天摘月”的？
上升器、轨道器和着陆器 配套大小77台发动机
据六院专家介绍，“嫦娥五号”主要由四个部分组成，分别是：着陆器、上升器、轨道器和返回器。为方便后续工作，这四个器又两两结合，形成了两个“团队”，一个负责“摘月”，一个负责“返地”。
其中，上升器、轨道器和着陆器分别配套了六院研制生产的三套推进系统，共计77台发动机。上升器推进子系统，配套1台3000N发动机和20台姿控发动机；轨道器推进子系统，配套1台3000N发动机和38台姿控发动机；着陆器推进子系统，配套1台7500N变推力发动机和16台姿控发动机。这些发动机为探测器每一阶段任务提供着主要动力，以及俯仰、偏航、滚动的姿态指向控制力矩和轨道调整动力。
进入环月轨道后 四器将分成“摘月”、“返地”两团队
嫦娥五号执行任务的整个过程简单来说就是：进入地月轨道，轨道修正，近月制动进而被月球引力捕获，月面软着陆，采样，上升，对接和样品交接，携样返回地球。那么，推进系统具体是怎么发挥作用的？
专家介绍，当“嫦娥五号”进入地月轨道后，轨道器上的推进子系统开始工作，对探测器进行轨道标定和中途修正，就像在大海中航行，推进子系统始终就像船帆，让探测器保持着正确的航向和航姿。
几天后，“嫦娥五号”顺利抵达月球附近，轨道器上的3000N发动机将通过两次长时间点火，完成近月制动。并与38台姿控发动机一起，合力确保探测器处于正确的轨道和姿态指向。当“嫦娥五号”的飞行速度降到一定程度后，会被月球引力捕获，开始环月飞行。
在环月飞行中，“摘月团队”和“返地团队”会分离开来。分离后，推进分系统会努力保持两个“团队”预先设定的飞行姿态，确保后续任务正常开展。
这时，着陆器推进子系统的7500N变推力发动机将通过工作，降低“摘月团队”的飞行速度，16台姿控发动机维持其正常姿态，使其以足够小的速度实现月面软着陆。
同时，轨道器推进子系统也将时刻保持“返地团队”在环月轨道的正确航向，让其完成拍照和着陆点选址工作。等时机合适，“摘月团队”再慢慢降低速度，缓缓降落在月面指定位置。
为什么不采用地面指挥？因为从月球单边返回一条信息，需要1.3秒，地面收到后再经过几秒时间判断思考，指令传回地球，又是1.3秒，很浪费时间。所以，在“嫦娥三号”执行任务时，科学家就通过实践证明，人工智能自主决策能够实现让探测器的四条腿落在一个小平面上，安全着陆。即便面对“嫦娥四号”月背着陆点山多的特点，人工智能也顺利通过视频获得了月面数据，通过自主决策圆满完成了落月任务。因此可以说，现在的“嫦娥五号”已经有了自己的眼睛和大脑，具有自主行动能力。
上升器月面起飞后 在环月轨道进行自主交会对接
顺利落月后，“摘月团队”开启挖土取样任务。这期间推进子系统将不再工作，但发动机要默默承受月表严苛的温度环境。
当任务顺利完成后，就要开始月面起飞了。这时，“摘月团队”这对组合也不得不单飞了：上升器推进子系统开始工作，3000N发动机提供起飞的主要动力，20台姿控发动机维持姿态指向，上升器带着月壤，以着陆器为发射平台直接起飞。当上升到一定高度，成功突破月球第一宇宙速度后，上升器就会离开月面，进入环月轨道。而着陆器则留在了月面，“陪伴”还在执行任务的“嫦娥四号”。
由于上升器从地球出发时并未携带返回地球所用的全部燃料，所以它在月面起飞并入轨之后，只能进行短距离飞行。在上升器进入环月轨道后，轨道器推进子系统会提供主要动力，让“返地团队”能主动与其交会对接，从而将月壤转移到返回器上。
这可是一次绝对的自主无人对接，针尖对针尖，要求相当精准。
返回器通过大气流减速 通过二次再入技术回到地球
当月壤成功转移后，上升器也就完成了使命，与“返地团队”分离，留在环月轨道上。而顺利接棒的“返地团队”抓住窗口时期，在轨道器上的3000N发动机长程点火作用下，获得较大的速度增量，从而达到第二宇宙速度，顺利脱离月球轨道，实现月地轨道转移，开启返回之旅。这一过程中，轨道器上的38台姿控发动机也将一路精准护航，使“返地团队”始终保持正确的姿态指向。
最终，“返地团队”携带月壤以第二宇宙速度回到距离地球几千米的高度，返回器与轨道器分离。返回器通过大气流减速，通过二次再入技术回到地球，最后降落到我国北方的内蒙古草原上。
整个过程就像一场紧张的接力赛，每一棒都环环相扣，不能有丝毫缺失。
据悉，未来航天六院还将为嫦娥六号月球南极采样、嫦娥七号月球南极资源调查和月球探测、嫦娥八号技术试验等，提供更加精准强大的动力。
华商报记者 马虎振
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