走起！去月球“挖土”

根据国家航天局的最新消息，2020年11月23日18时30分许，长征五号遥五运载火箭开始加注液氧液氢低温推进剂，计划于24日凌晨4时至5时择机实施发射任务。

嫦娥五号执行的是我国首次地外天体采样返回任务。此前发射的嫦娥一号到四号探测器，都留在了太空或月球上。嫦娥五号执行任务后将返回，并带回2千克左右月壤样品。这是我国迄今最复杂、难度最高的航天任务之一。

将带回2千克月壤

2004年，我国探月工程立项实施，确定了“绕、落、回”三期战略规划。嫦娥一号到嫦娥四号任务，已圆满完成前两步，嫦娥五号将实现探月工程第三步战略目标。

这意味着，嫦娥五号将是探月三期的收官之作。嫦娥五号采样返回，将采集大约2千克月壤样本，分别来自月表和2米深度之下。

“月壤即月球的土壤，虽然在月球上唾手可得，但是对地球人来说却蕴藏着巨大的科学价值。”中国地质大学(武汉)行星科学研究所教授肖龙说，月壤是研究月球的样本，由月球岩石在遭受陨石撞击、太阳风轰击和宇宙射线辐射等空间风化作用后形成，其中有大量的月球岩石碎块、矿物及陨石等物质。

世界权威学术期刊《自然》11月5日曾刊文指出，“嫦娥五号”的此次采样工作可以填补科学家对月球火山活动研究的一个重要空白。此前对美苏获取月壤样品的研究表明，月球上的火山活动在35亿年前达到顶峰，然后减弱并停止。不过，对月球表面的观测发现，某些区域可能含有最近10亿至20亿年前才形成的火山熔岩，这与嫦娥五号此次着陆的风暴洋的年龄相仿。假使嫦娥五号采回的样本可以证实这段时间月球仍在活动，那么这将改写月球的历史。

虽然一直有探测器在月球轨道和月表，通过科学装置研究月球，但地球上拥有规模更大的研究设备、更丰富的研究手段，将月壤带回地球研究，必然会为研究提供更好的研究条件，有望获得更丰富的新认知。

为什么选在凌晨发射？

此次长征五号遥五火箭发射窗口时间为什么要选在凌晨？航天科普专家、中国航天科技集团一院火箭设计师钱航对此进行了解读。

一是便于奔月轨道的设计。钱航表示，对于此次发射嫦娥五号探测器，要在满足地球与月球位置关系的限制、火箭射向和滑行时间的约束、探测器地月转移时间、返回器再入航程等条件下，选择最合适的发射时间，也就是确定火箭的发射窗口。经过综合考虑，长征五号遥五火箭在凌晨发射最有利于奔月轨道的设计，可以满足各种约束条件。

二是减少太阳活动对于嫦娥五号的影响。据钱航介绍，按照现有的凌晨发射窗口，长征五号在飞向太空时，地球正好把太阳光遮住，可以避免过多太阳辐射对“嫦娥五号”产生影响。

三是夜晚的天空云层更少，有利于信号的传播。如果云层过厚，可能会阻碍电磁波的传播，影响地面科研人员对“嫦娥五号”的控制。钱航表示，凌晨天气状况比较稳定，基本不会出现突然的天气变化。

四是为了方便观测。钱航告诉记者，在凌晨发射，可以更好地利用望远镜等天文设备，对观察到的发射情况作出总结。

体验太空“打水漂”

与此前任何一次嫦娥任务相比，嫦娥五号的复杂程度都要高很多。从探测器本身来看，嫦娥一号、二号只有一个器，三号、四号都有两个器，五号则由四个器组成。

这四个器（轨道器、着陆器、上升器、返回器）会在月球轨道、月球表面、地球上空进行多次分离和对接，具有轨道器和着陆器组合体、着陆器和上升器组合体、轨道器和返回器组合体、轨道器和支撑舱以及轨道器与对接支架5个分离面，这些分离均只有一次性特点，任何一次分离出问题，都将带来灾难性的后果。

除了“花式”分离和对接，还有两个操作，是中国航天的首次。

其一是在月球表面点火起飞。上升器起飞的时候，没有地球上的发射塔架和工程师的精心呵护，发射平台稳不稳、正不正，朝向哪个角度，都具有不确定性。

其二是以第二宇宙速度在地球大气层“打水漂”。由于返回时是以第二宇宙速度高度俯冲，比神舟飞船返回舱返回时的第一宇宙速度高很多，如果减速不及时，很可能撞毁。科研人员为此设计一种半弹道式再入返回方案，即先进入大气层，依靠大气层的升力再跳出去，然后再次进入，一进一出，便实现了减速。

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在哪挖土？

嫦娥五号将在月球正面最大的月海风暴洋北部吕姆克山脉附近着陆，“挖土”取样地富集铀、钍、钾等放射性元素，存在于大约13亿至20亿年前的玄武岩，人类目前尚未有这一时段的月壤样本。

有多困难？

这次航天任务将实现四个我国“首次”：首次在月面自动采样；首次从月面起飞；首次在38万千米外的月球轨道上进行无人交会对接；首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

（综合澎湃新闻、《新京报》《中国青年报》《科技日报》等）

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