嫦娥工程：新中国的奔月之路 上篇

2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器采用半弹道跳跃方式再入返回，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，北京航天飞行控制中心嫦娥五号任务飞控现场旋即成为一片欢乐的海洋。随着嫦娥五号返回器圆满完成月球“挖土”任务，带着月球“土特产”顺利回家，人类也在44以来再次获得月球样品。嫦娥五号任务的成功实施，标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。

十年磨剑，载誉归来。过去的23个日夜，嫦娥五号完成了1次对接、6次分离，2种方式采样、5次样品转移，经历了11个重大阶段和关键步骤，环环相连、丝丝入扣。嫦娥五号任务的圆满成功是中国航天史上里程碑式的跨越，是发挥新型举国体制优势攻坚克难的重大成就。嫦娥工程从提出至今走过了怎样的光辉历程？其中又有什么不为人知的故事？对于国家和普通人的生活又有什么意义和启示？

华夏梦萦五千年 工程缘起八六三

中华民族自古以来就对美丽的月球魂牵梦萦。唐代诗人李白曾发出“古人不见今时月，今月曾经照古人”的感慨，毛泽东同志也曾留下“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”的著名诗句。

自20世纪60年代中期，我国开始着手月球科学领域的研究。随后，自1980年以来，科学技术迅速发展，1983年美国提出“星球大战”计划，欧洲提出尤里卡计划，日本提出今后十年科学技术振兴政策等。面对世界高科技迅速发展的现状，王大珩、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允四名科学家提出要追踪世界高技术发展，迅速得到了邓小平同志的支持，我国进而实施了“863计划”。在863计划的推动下，探月工程再次提上日程。

1991年，航天专家正式提出开展月球探测工程。1998年，国防科工委正式开始规划论证月球探测工程，并开展了先期的科研攻关。到了2004年，我国的探月工程正式立项，探月工程领导小组以浪漫神话故事为其命名为“嫦娥工程”，拉开了我国深空探测的帷幕，也标志着我国的探月之旅正式起航。

“嫦娥工程”根据技术研究的先易后难，提出了“绕、落、回”的小三步走和“探、登、驻”的大三步走规划。“绕、落、回”小三步走即为先绕月探测；再实现软着陆，在月面上进行探测和巡视勘察；最后采集月壤并返回地面。它们同属于大三步走的“探”这一步，大三步走即为先无人月球探测；再载人登月；最后建立月球基地。

我国在登月计划论证中充分吸取了美国和苏联的经验教训。例如，美国的“阿波罗计划”就是深刻教训。美国登月是为了在与苏联的冷战竞争中显示自己的优越性，是一种政治任务。为了完成载人登月，美国不惜花费国家预算总额的4.5%投入研发，总共动员120所大学、2万家企业、400万人参与。虽然最终成功实现了载人登月，但由于计划太过超前，与当时经济、科技水平严重脱节，导致美国在后来四十多年时间内再未执行过任何载人登月计划，造成了严重的资金浪费和人才流失。相反，中国探月工程是基于当前经济和科技发展水平制定的，采取小步快跑原则，一切服务于经济社会发展和平利用月球，不包含任何政治因素。用国家天文台郑永春博士的话说，“我们无意与任何国家展开太空竞赛。中国正在一步步实现自己的太空计划，我们的宗旨是和平利用太空，这也是世界的共识。中国的航天计划向世界开放，鼓励和欢迎国际合作。”

兵马未动粮草先行

嫦娥工程由五大系统组成，分别是月球探测卫星系统、运载火箭系统、测控系统、地面应用系统和发射场系统。月球探测卫星系统即为发射升空的嫦娥系列卫星，运载火箭系统负责将搭载的卫星送入预定轨道，发射场系统负责组织指挥火箭的组装、测试、加注及发射，同时负责提供卫星的组装、测试和发射保障，火箭发射后的跟踪测量和控制。测控系统负责火箭及卫星的轨道测量、图像及遥测监视、遥控操作、数据注入、飞行控制等。地面应用系统负责数据接收、运行管理、数据预处理、数据管理、科学应用等。

嫦娥计划发射的第一颗卫星被命名为嫦娥一号卫星，它是一个立方体星体，两侧各有一个太阳帆板，最大跨度达18.1米，重2350千克，工作寿命一年。运载火箭选用长征三号甲火箭。发射场选择西昌卫星发射中心，并进行了适应性改造。

测控系统是整个工程中的难点，由于嫦娥一号卫星距离地面最远可达40万千米，是地球同步卫星距地面距离的10倍以上，属于“远程”测控范围，技术难度极大。针对我国航空工业现状，探月科技工作者创造性提出了“USB＋VLBI”联合测轨的方法。USB测控是传统方法，科研人员在喀什和青岛测控站分别新建了18m口径大天线，提高了探测能力。VLBI技术基本原理是通过设在不同位置的天线，接收同一无线电信号，计算信号到达两个天线的时间差，确定射电源相对于两个天线的角度。通过三个不在一条直线上的天线，就可以确定射电源所在的方向。探月工程人员新建了昆明30m和北京密云50mVLBI测控分系统。

最终，嫦娥工程形成了以地面站为主，以国内测控网、VLBI天文测量与国外测控站三位一体的测控方案。借助北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、厦门站、喀什站（12m+18m）、青岛站（10m+18m），以及布置在太平洋海域的远望2号、远望3号航天测量船，还有包括上海VLBI中心和北京密云50m、上海佘山25m、云南昆明40m、乌鲁木齐南山25m 4个VLBI测量站，所有参加嫦娥一号任务的测控站点织成一张绵密的大网，掌控着“嫦娥”的一举一动。

2007年1月16日，工程五大系统全面改造建设完成，绕月探测工程领导小组召开第四次会议，嫦娥工程转入发射实施阶段。

揽月而归 踏梦前行

0号指挥员：“5、4、3、2、1，点火！”

随着一声发射指令，2007年10月24日18时05分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭将嫦娥一号卫星成功送入太空。嫦娥一号进入了近地点200千米，远地点51000千米的12小时轨道。随后经过三次变轨，嫦娥一号进入48小时轨道，然后再次变轨，进入地月转移轨道。

2007年11月7日，历经三次近月制动，嫦娥一号成功被月球捕获，进入200千米绕月飞行的工作轨道。嫦娥一号上搭载了8种24台件科学探测仪器，重130千克，即微波探测仪系统、γ射线谱仪、X射线谱仪、激光高度计、太阳高能粒子探测器、太阳风离子探测器、CCD立体相机、干涉成像光谱仪。同时，嫦娥一号还搭载了30首中国歌曲，其中不乏我们耳熟能详的《歌唱祖国》、《难忘今宵》以及京剧选段《贵妃醉酒》等，在美丽的月球上第一次响起了中国人的歌声。

绕月期间，嫦娥一号接受地面遥控，超额完成了以全月面拍摄为主的一系列科学试验，取得了全月球表面三维立体影像，估测月壤氦3总储量，探测地月空间环境中高能粒子和太阳风等成果，在世界上也均属首次。

2009年3月1日，嫦娥一号经过了494天的飞行和工作之后，成功落在月球的丰富海，以撞击月球的方式结束了它的工作使命。对于嫦娥一号的意义，嫦娥工程主要开创者之一栾恩杰院士评价道：“它是国家民族的争气星，这一路都非常好。中国嫦娥工程，可以说划了一个惊叹号，中国人首次探月就获得了辉煌的成就。”