11月24日4時30分，我國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒后，順利將探測器送入預(yù)定軌道，開啟我國首次地外天體采樣返回之旅。這是長征五號遙五運載火箭發(fā)射升空。新華社記者張麗蕓攝

　　為什么說嫦娥五號的每一步都“步步驚心”？

　　作為我國探月工程“繞、落、回”三步走中的收官之戰(zhàn)，不同于中國探月工程嫦娥家族的其他探測器一去不復(fù)返，嫦娥五號將有望實現(xiàn)中國航天史上的多個“首次”。每個“首次”都意味著全新的挑戰(zhàn)，每一步都堪稱“步步驚心”。

　　一是首次月面自動采樣，兩種“挖法”齊上陣。

　　這個階段，嫦娥五號將在月面選定區(qū)域著陸，并使出渾身解數(shù)采集月壤，實現(xiàn)我國首次月面自動采樣。來自中國航天科技集團五院的設(shè)計師們精心設(shè)計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。當(dāng)順利軟著陸在月球表面，嫦娥五號就開始了為期約2天的月面工作。

　　“只有一次機會！”中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器系統(tǒng)副總設(shè)計師彭兢介紹：“我們將可能遇到設(shè)備故障、突發(fā)情況等諸多風(fēng)險，對月壤狀況也不知情。為了避免各種不可抗力帶來的意外，在地面上進(jìn)行了無數(shù)次試驗，反復(fù)調(diào)教機械臂。”

　　二是首次月面起飛上升，全靠嫦娥五號“自己完成”。

　　當(dāng)完成月面工作后，嫦娥五號就要回家了，但嫦娥五號想帶著月壤回來可不容易。眾所周知，運載火箭在地面起飛是有一套復(fù)雜的系統(tǒng)和龐大的地面隊伍作保障和支撐的。而月面起飛就完全不同，沒有一馬平川的起飛地，更沒有成熟完備的發(fā)射系統(tǒng)。

　　“著陸器就相當(dāng)于上升器的發(fā)射塔架，月球表面環(huán)境復(fù)雜，著陸器不一定是四平八穩(wěn)的狀態(tài)，這就給月面起飛帶來更大的挑戰(zhàn)。此外，這一切都要靠嫦娥五號自己在38萬公里之外的月球上獨立完成，難度和風(fēng)險可想而知。”彭兢說。

　　三是首次實現(xiàn)月球軌道交會對接，“千里穿針、一氣呵成”。

　　當(dāng)著陸器托舉上升器實現(xiàn)月面起飛上升后，嫦娥五號便開始一路飛奔。但僅靠上升器是不可能實現(xiàn)返回地球的，它需要飛到月球軌道上，在這里與軌返組合體交會對接，把采集到的月壤轉(zhuǎn)移到返回器中。

　　在38萬公里外的月球軌道上進(jìn)行無人交會對接不僅在我國尚屬首次，也是人類航天史上的首次，這為嫦娥五號研制團隊帶來了極大的挑戰(zhàn)。

　　為此，從上升器進(jìn)入環(huán)月飛行軌道開始，一直到軌返組合體與上升器完成對接與樣品轉(zhuǎn)移為止，設(shè)計師們?yōu)殒隙鹞逄柧脑O(shè)計了交會、對接、樣品轉(zhuǎn)移、組合體運行、軌返組合體與對接艙分離等一系列關(guān)鍵動作，助推嫦娥五號實現(xiàn)對接。

　　“這種國際上的新興方案，在地面上已經(jīng)進(jìn)行了上千次的模擬，但其難度卻是千里穿針，要求一氣呵成。”中國航天科技集團八院嫦娥五號軌道器技術(shù)總負(fù)責(zé)人查學(xué)雷說。

　　四是首次帶月壤高速再入返回地球，打一個“太空水漂”。

　　當(dāng)返回器帶著月壤，從38萬公里遠(yuǎn)的月球風(fēng)馳電掣般向地球飛來，這時它的飛行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的航天器速度大多為每秒8公里的第一宇宙速度。

　　“可別小看了這每秒3公里的差別，就好像扔石頭，同樣一塊石頭，從一層樓扔下來的速度和從十幾層樓扔下來的速度肯定不一樣。”彭兢說。

　　為此，嫦娥五號探測器的設(shè)計師們創(chuàng)新提出了半彈道跳躍式再入返回技術(shù)方案，就像“在太空打水漂一樣”，整個再入返回過程就是讓返回器先高速進(jìn)入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后以第一宇宙速度扎入大氣層、返回地面。

　　此外，月壤來到地球以后，也是我國首次大規(guī)模進(jìn)行月壤樣品的處理、分析和研究，相關(guān)的配套實驗設(shè)施和設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。