看點二：中國航天史上四個“首次”
作為我國探月工程“繞落回”三步走中的最后收官之戰(zhàn)，中國航天科技集團有限公司五院研制的嫦娥五號將有望實現(xiàn)我國航天史上的四個“首次”。
第一個“首次”是首次月面采樣返回。作為此次任務(wù)的核心關(guān)鍵之一，月球表面自動采樣封裝是嫦娥五號任務(wù)中最引人注目的一個環(huán)節(jié)。在這個階段，嫦娥五號將在月面選定區(qū)域著陸并采集月壤，實現(xiàn)我國首次月面自動采樣。采集約2千克月壤并進行密封封裝，經(jīng)月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉(zhuǎn)移和再入回收等過程將月球樣品安全送回地球。
1970年9月，蘇聯(lián)發(fā)射的“月球”16號是人類歷史上第一個實現(xiàn)在月球上自動取樣并返回地球的無人探測器，其將101克月球樣品帶回地球。
第二個“首次”是首次月面起飛上升。當(dāng)嫦娥五號完成月面工作后，上升器就要帶著采集的月球樣品起飛上升，與軌返組合體對接。這是一個高難度科目。運載火箭在地球起飛是有一套完備的發(fā)射塔架系統(tǒng)的，點火起飛位置也經(jīng)過了精確測算，飛行軌道也是一遍遍計算好的。而月面起飛就不一樣了，它沒有一馬平川的起飛地，更沒有成熟完備的發(fā)射塔架，著陸器就相當(dāng)于上升器的發(fā)射塔架。
而月球表面環(huán)境復(fù)雜，著陸器不一定是四平八穩(wěn)的狀態(tài)，很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上。這就給起飛帶來了很大的難度。此外，還要克服地月環(huán)境差異、發(fā)動機羽流導(dǎo)流空間受限等難題。月面起飛的時候，還無法像運載火箭一樣在地面發(fā)射前由地面人員完成測調(diào)和確認，必須依靠航天器“自力更生”，實現(xiàn)起飛時自主定位、定姿。為了確保上升器能夠順利起飛上升，航天科技集團五院嫦娥研制團隊進行了大量的試驗驗證，并建立了一整套環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)保證任務(wù)，為嫦娥五號勝利邁出回家一步保駕護航。
第三個“首次”是首次實現(xiàn)月球交會對接。當(dāng)著陸器托舉上升器實現(xiàn)月面起飛上升后，僅僅依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。
2011年，神舟八號載人飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器實現(xiàn)了我國首次空間交會對接試驗。經(jīng)過幾十年的實踐探索，我國在載人航天領(lǐng)域已經(jīng)熟練掌握了近地軌道交會對接技術(shù)，但從來沒有在38萬公里外的月球軌道上進行交會對接。嫦娥五號探測任務(wù)的無人交會對接不僅在我國尚屬首次，而且也是人類航天史上的第一次。
嫦娥五號采用具有世界先進水平的月球軌道交會對接技術(shù)，但這為航天科技集團五院嫦娥五號研制團隊帶來了極大的挑戰(zhàn)。為此，從上升器進入環(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)殒隙鹞逄栐O(shè)計了交會、對接、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)完美對接。
第四個首次是首次帶月壤高速再入返回地球。當(dāng)返回器帶著月壤從38萬公里遠的月球返回地球時，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。以這樣的速度進入大氣層，很容易因高溫而被燒毀。要在進入大氣層階段把速度降下來，所以飛行試驗器返回艙選擇了半彈道“跳躍式”再入返回技術(shù)。這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是高速進入大氣層，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。整個過程環(huán)環(huán)相扣，確保返回艙能安全順利地降落在四子王旗著陸場。
