 照片提供：国家航天局，图片摄影：张高翔 北京航天飞行控制中心工作画面。供图：我们的太空  月面起飞，相当困难！ 在地球上起飞，有火箭这个庞大的运载工具。可“嫦娥”在月球上可没有随身带火箭，怎么起飞呢？事实上上升器自身是具备类似火箭的推进功能的，我们看到有一个很大的尾喷口。  由于在月球上的重力仅是地球上的1/6，起飞相对“轻松”一点。 但是此次月面发射的窗口期很短，保证其在极短时间内保持稳态上升的难度很大。 地面上发射前的各种保障月面上没有了，如果着陆时不是四平八稳的，那发射时可能起始就是偏的。没有发射塔架系统的配合，着陆器相当于上升器的“临时塔架”。发射后火焰也没办法通过水冷却再通过导流槽从左右排出。 由于月球上没有导航星座辅助，上升器起飞后，需在地面测控辅助下，借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。 因此月面起飞轨道设计、月面起飞测控和发动机羽流导流都是咱们第一次要克服的难点。 上升器将经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段，进入到相应的环月飞行轨道。 这仅仅是“嫦娥”5号创造的我国航天的1个“首次”，还有好几个呢。 我们一个一个来说，首当其冲的就是“嫦娥”5号首次完成了在月面自动采样。 为什么要去月球上挖土？ 月壤保留着受地外星体的撞击，以及受到宇宙射线辐射和太阳风轰击等空间风化作用后的原始痕迹，因此，研究它有利于了解月球并间接了解宇宙。同时可以为未来月球基地选址和建造提供依据。  月球采样返回可以是无人也可以是有人的，苏联曾进行过3次无人月球采样返回，美国曾进行过6次载人月球采样返回。那么同是无人彩样，苏联3次总共只带回300余克月球样品。  苏联月球16号月球采样返回探测器 而我国这次一共带回了2000克月壤。其中钻取的样品是约500克，表取的样品是约1500克。  刘屹/绘 钻取，用的是岩心钻探机，在月面自动打钻取岩芯，在月球深层采样，取得月面一定深度下的样品。它可以钻取月面下2 米深度的月岩样本。 表取，即在月球表面铲取月壤。我其实一直好奇，没有笤帚，簸箕怎么在月表扫土。 去了月壤，从月球上起飞了，2天后，上升器与在月球轨道飞行的轨道器+返回器一起将完成我国航天的又一个“首次”：首次在38万千米外的月球轨道上进行无人交会对接。 苏联的3次无人探测一共才带回来300余克月壤，主要是因为当时没有掌握月球轨道无人交会对接技术。 苏联当时的方案是月面起飞直接返回地球，这样其上升器需要克服返回舱与大量燃料死重，因此极大压缩了采样重量。 要解释交会对接，咱们先来了解一下“嫦娥”5号的机构，它由上升器、着陆器、轨道器、返回器4个部分像“葫芦娃”一样“串”在一起。  其中着陆器+上升器着陆月球，轨道器+返回器一直绕着月球飞，着陆的上升器与绕飞的组合体在月球轨道无人对接之后，将月壤移交给返回器带回地球，上升器就留在月球轨道了。 有了交会对接，月面起飞的时候就只需少量燃料就能带回相对多的月壤，因此咱们无人采样的月球样品重量呈几何级提高，至少为2000克。 |
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