“嫦娥五號(hào)”攜帶月球樣品返回模擬圖。

11年前，“嫦娥一號(hào)”豪情遠(yuǎn)赴;如今，“嫦娥四號(hào)”和“嫦娥五號(hào)”整裝待發(fā)，帶著中國人的探月之夢(mèng)，前赴后繼。

事實(shí)上，探月工程的正式建立和開展早已開始。2004年，中國正式開展月球探測(cè)計(jì)劃，在國務(wù)院正式批準(zhǔn)繞月探測(cè)工程立項(xiàng)后，工程領(lǐng)導(dǎo)小組便將其命名為“嫦娥工程”，并將第一顆繞月衛(wèi)星命名為“嫦娥一號(hào)”。中國探月工程用“嫦娥奔月”神話傳說中的人物來命名，弘揚(yáng)了中國傳統(tǒng)文化，表達(dá)了中國人“奔月”的決心。

無人探測(cè)三步走

“嫦娥工程”按計(jì)劃分為“無人月球探測(cè)”“載人登月”以及“建立月球基地”3個(gè)階段。目前已經(jīng)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”到“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器，還有即將發(fā)射的“嫦娥四號(hào)”和“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器，都屬于無人月球探測(cè)階段，又分為“繞”“落”“回”三步走。

其中，“繞”為第一期。首先實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星繞月飛行探測(cè)。這一階段主要任務(wù)在于研制和發(fā)射能夠探測(cè)月球的衛(wèi)星，為后續(xù)工作鋪路。繞月時(shí)可利用很多儀器對(duì)月球拍照、觀測(cè)。11年前發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星便圓滿完成了第一期“繞月”使命。

“落”為第二期。我們的探測(cè)器要首先完好無損地降落在月球上，才能載人上去。而探月飛船一般是主飛船繞著月球飛，將探測(cè)器降落到月球表面。探測(cè)完成后，探測(cè)器要么留在月球，要么回到繞月的飛船上。在這個(gè)階段，我們要開展“軟著陸”和月球表面的勘察。“軟”的意思是別一頭撞上去，機(jī)器要完好;月球勘察則要能接收地球的遙控。因?yàn)樵虑蚓嚯x地球很遠(yuǎn)，無線電指揮信號(hào)傳達(dá)和反饋時(shí)間較長，這對(duì)超遠(yuǎn)距離通訊技術(shù)，以及月球車自動(dòng)運(yùn)行和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的程序研發(fā)，也提出了很高要求。

對(duì)此，“嫦娥二號(hào)”成為“嫦娥三號(hào)”先導(dǎo)星，先驗(yàn)證了一部分關(guān)鍵技術(shù)，又對(duì)預(yù)選降落區(qū)域進(jìn)行了探測(cè)。隨后于2013年發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”實(shí)現(xiàn)了月球軟著陸，這也是我國航天器首次降落在地球以外的天體。

“回”為第三期。未來，我們的航天員不能當(dāng)滯留的“嫦娥”，而要隨探測(cè)器返回地球。同時(shí)，科學(xué)家也需要在地球?qū)υ虑驑颖具M(jìn)行分析。因此，這個(gè)階段需要可以把月球車采集到的樣品帶回來的技術(shù)。“回”不是指繞月球飛行的衛(wèi)星回來，而是說登上月球的探測(cè)器能夠回到地球。尚未發(fā)射的“嫦娥五號(hào)”任務(wù)就是無人自動(dòng)采樣返回。

與我國探月計(jì)劃“繞”“落”“回”三步對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的3顆衛(wèi)星一、三、五號(hào)，分別具有備份衛(wèi)星二、四、六號(hào)，用來預(yù)防因突發(fā)事件而可能導(dǎo)致的計(jì)劃拖延。不過，“嫦娥三號(hào)”已經(jīng)成功完成了“落”的任務(wù)，它的備份“嫦娥四號(hào)”便無需重復(fù)相同任務(wù)，而需要承擔(dān)其他任務(wù)了。類似的例子就是“嫦娥二號(hào)”作為“嫦娥一號(hào)”的備用星，它最后改為給“嫦娥三號(hào)”的發(fā)射做探測(cè)準(zhǔn)備，并探測(cè)了小行星“圖塔蒂斯”。

落得下，回得來

“嫦娥四號(hào)”最近引來許多關(guān)注——它的通訊中繼衛(wèi)星“鵲橋”于2018年5月21日發(fā)射，而它預(yù)計(jì)于2018年下半年發(fā)射，計(jì)劃登陸月球背對(duì)地球一面的艾特肯盆地。“鵲橋”升空后，由火箭送入了近地點(diǎn)約200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約40萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過數(shù)次修正，到達(dá)距離月面高度約100公里的軌道，再經(jīng)多次制動(dòng)后進(jìn)入繞地月拉格朗日L2點(diǎn)的軌道。

“嫦娥四號(hào)”將是世界首顆在月球背面軟著陸和巡視探測(cè)的航天器。“嫦娥三號(hào)”發(fā)射成功后，曾計(jì)劃不再發(fā)射“嫦娥四號(hào)”，僅作為三號(hào)的備份。2016年1月14日，經(jīng)過一年半的論證，“嫦娥四號(hào)”通過審議，計(jì)劃降落在月球背面，其基本架構(gòu)繼承了“嫦娥三號(hào)”的著陸器和月球車，外形與“嫦娥三號(hào)”相似，但科學(xué)載荷會(huì)有很大的變化。

“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器原本計(jì)劃于2017年11月發(fā)射，但因故推遲。它全重8.2噸，由軌道器、返回器、著陸器、上升器4個(gè)部分組成。“嫦娥五號(hào)”發(fā)射的困難主要在于4個(gè)方面：月球軌道的交會(huì)對(duì)接、月面采樣、月面起飛和高速返回。成功落月后，它將在月球表面采集約2公斤重的月面土壤等樣本，然后封裝放進(jìn)著陸器的上升段——該段從月面點(diǎn)火升空進(jìn)入月球軌道，并與軌道器和返回器的聯(lián)合體交會(huì)對(duì)接，將樣品轉(zhuǎn)移至返回器內(nèi)。隨后，軌道器攜帶返回器點(diǎn)火飛向地球，在進(jìn)入大氣層前分離，軌道器脫離于太空中，返回器將降落在內(nèi)蒙古境內(nèi)的草原上。

“嫦娥五號(hào)”目前已試驗(yàn)了T1試驗(yàn)器——即驗(yàn)證飛行器能否從月球軌道順利返回并降落在預(yù)定位置。假如任務(wù)成功的話，“嫦娥五號(hào)”將突破“返回”方面的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，攜帶月球巖石樣本回到地球，預(yù)計(jì)任務(wù)飛行時(shí)間在13天左右。

以“嫦娥工程”為代表的月球探測(cè)工作是我國邁出航天深空探測(cè)的第一步，實(shí)現(xiàn)了我國航天深空探測(cè)零的突破。祝隨后的“嫦娥四號(hào)”和“嫦娥五號(hào)”任務(wù)圓滿成功。