“嫦娥五號”攜帶月球樣品返回模擬圖。

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

事實上，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計劃，在國務院正式批準繞月探測工程立項后，工程領(lǐng)導小組便將其命名為“嫦娥工程”，并將第一顆繞月衛(wèi)星命名為“嫦娥一號”。中國探月工程用“嫦娥奔月”神話傳說中的人物來命名，弘揚了中國傳統(tǒng)文化，表達了中國人“奔月”的決心。

無人探測三步走

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

其中，“繞”為第一期。首先實現(xiàn)衛(wèi)星繞月飛行探測。這一階段主要任務在于研制和發(fā)射能夠探測月球的衛(wèi)星，為后續(xù)工作鋪路。繞月時可利用很多儀器對月球拍照、觀測。11年前發(fā)射的“嫦娥一號”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，將探測器降落到月球表面。探測完成后，探測器要么留在月球，要么回到繞月的飛船上。在這個階段，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，機器要完好;月球勘察則要能接收地球的遙控。因為月球距離地球很遠，無線電指揮信號傳達和反饋時間較長，這對超遠距離通訊技術(shù)，以及月球車自動運行和應對突發(fā)情況的程序研發(fā)，也提出了很高要求。

對此，“嫦娥二號”成為“嫦娥三號”先導星，先驗證了一部分關(guān)鍵技術(shù)，又對預選降落區(qū)域進行了探測。隨后于2013年發(fā)射的“嫦娥三號”實現(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滯留的“嫦娥”，而要隨探測器返回地球。同時，科學家也需要在地球?qū)υ虑驑颖具M行分析。因此，這個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器能夠回到地球。尚未發(fā)射的“嫦娥五號”任務就是無人自動采樣返回。

與我國探月計劃“繞”“落”“回”三步對應設計的3顆衛(wèi)星一、三、五號，分別具有備份衛(wèi)星二、四、六號，用來預防因突發(fā)事件而可能導致的計劃拖延。不過，“嫦娥三號”已經(jīng)成功完成了“落”的任務，它的備份“嫦娥四號”便無需重復相同任務，而需要承擔其他任務了。類似的例子就是“嫦娥二號”作為“嫦娥一號”的備用星，它最后改為給“嫦娥三號”的發(fā)射做探測準備，并探測了小行星“圖塔蒂斯”。

落得下，回得來

“嫦娥四號”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，而它預計于2018年下半年發(fā)射，計劃登陸月球背對地球一面的艾特肯盆地。“鵲橋”升空后，由火箭送入了近地點約200公里、遠地點約40萬公里的地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)過數(shù)次修正，到達距離月面高度約100公里的軌道，再經(jīng)多次制動后進入繞地月拉格朗日L2點的軌道。

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

“嫦娥五號”探測器原本計劃于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個部分組成。“嫦娥五號”發(fā)射的困難主要在于4個方面：月球軌道的交會對接、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，然后封裝放進著陸器的上升段——該段從月面點火升空進入月球軌道，并與軌道器和返回器的聯(lián)合體交會對接，將樣品轉(zhuǎn)移至返回器內(nèi)。隨后，軌道器攜帶返回器點火飛向地球，在進入大氣層前分離，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”目前已試驗了T1試驗器——即驗證飛行器能否從月球軌道順利返回并降落在預定位置。假如任務成功的話，“嫦娥五號”將突破“返回”方面的多項關(guān)鍵技術(shù)，攜帶月球巖石樣本回到地球，預計任務飛行時間在13天左右。

以“嫦娥工程”為代表的月球探測工作是我國邁出航天深空探測的第一步，實現(xiàn)了我國航天深空探測零的突破。祝隨后的“嫦娥四號”和“嫦娥五號”任務圓滿成功。