财讯：嫦娥五号奔向月球！中国向载人登月又迈进了一大步

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北京时间今天凌晨4点30分，嫦娥5号月球探测器在海南文昌宇宙发射场发射了中国最强的火箭---长征5号遥5火箭空。

这是中国月球探测工程的第六次任务，也是中国航天史上最多、最复杂的任务，中国第一次将月球“挖土”带回地球。

嫦娥5号汇集了目前中国航天所有顶级技术，这次发射也是中国载人月球着陆的先行预演，将进行10年后载人月球着陆的技术验证。

四个月前发射的火星探测器“天问一号”已经在太空飞行了3亿公里，嫦娥五号为中国航天揭开了新的篇章。

中国航天史上最复杂的任务

随着嫦娥五号的发射成功，中国探测月球工程的第一阶段任务也进入了尾声。 根据2004年成立的中国月球探测项目计划，嫦娥项目分为“无人月球探测”、“载人月球着陆”、“月球基地建设”三个阶段。

无人月球探测又分为“环绕、坠落、返回”三个步骤完成。 也就是说，环绕月球，勘探，采样回来。 其中嫦娥一号到嫦娥四号已经完成了前两步。 嫦娥五号将完成最后的“届”。 这也是嫦娥系列迄今为止最多、技术上艰巨的任务。

因此，嫦娥5号月球探测器的结构也最多，由轨道器、着陆器、上升器、反馈器四个主要部件组成，迄今为止的四个嫦娥探测器由1-3个部件组成。

嫦娥五号将实现中国宇宙史的四个“初”。

嫦娥五号为什么会成为中国宇宙史上最复杂的任务？ 基本上也体现在这四个“初”中。

▲图片来源:太空精酿

在月球表面第一次自动采样

人类上次每月取样带回，追溯到1976年的苏联月24日，从现在开始已经过了44年。

▲苏联月24日。

让探测器软着陆，挖土其实并不难，嫦娥系列也已经会了。 真正困难的是把月球土壤密封干净。

嫦娥5号探测器在挖掘和机械臂上采集月壤样品后，需要发送到上升器，进行第一次包装，以免在离开月球的过程中样品消耗或污染。

“阿波罗”宇宙飞船在载人登月采集样品时，由于样品密封有问题，月球土壤被污染了。

据月球探测工程副社长于登云介绍，月球引力只有地球的六分之一，因此对采样封装技术的要求也变高，可以保证取出的样品比较有效，至今没有尝试过。

第一次从月球上起飞

在过去几次月球探测任务中，都只需要一次发射。 嫦娥5号除了在地球上上升空外，还在月球表面发射，一下子提高了一些难度等级。

关注火箭发射的网民应该也知道。 地球上的发射任务需要为发射场提供完整的保障系统。 除了发射塔的固定，许多工程师还会进行实时维护和调整，以确保发射顺利进行。

但是，在月球上，这些保障措施几乎无法提供，无法控制的因素也大幅增加，发射平台是否稳定、立场是否正确，地球上的工程师无法实时监视。

这些需要嫦娥五号自己完成。 嫦娥5号使用了更先进的人工智能系统，从着陆点的选择到发射地点的纬度、坡度、海拔的调整，嫦娥5号的传感器收集数据，自主完成在ai的大脑中。

首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交叉对接

根据计划，这次嫦娥5号将携带至少2公斤重的月球土壤样品返回地球。 苏联在过去三次每月采样返回任务中带回了大约330g的土壤样品。

为什么嫦娥五天一次带回这么多样品？ 这多亏了这次任务中使用的月球轨道无人对接技术。

40多年前，苏联月球探测器采样后从月球表面直接起飞返回地球，因此上升器自然需要更大的动力。 这是因为必须装载越来越多的燃料，月球土壤样品中残留的空之间会被大大压缩。

不仅如此，由于加入越来越多的燃料，上升器的重量也相应增加，地面发射时火箭的压力也增大，甚至中国最强的火箭“胖5”都有可能无法支持。

月球轨道无人对接技术处理了这个问题，不是探测器采样直接返回地球，而是上升器把土壤样本转移到在月球轨道上飞行的返回器，返回器带回了地球。

由此，上升器所需的飞行距离大幅缩短，用少量的燃料，可以给土壤样品越来越多的空之间。

但是，这个过程也面临两大技术挑战。 一个是如何使上升器和反馈器自主交叉对接，另一个是在样品迁移中完成包。

其实类似的空之间的自主交叉对接在中国过去的神舟系列中已经成熟应用，但都是在地球轨道上进行的，地面站和人造卫星可以提供正确的测距、定位和导航服务，月球轨道上这些资源不足

样品的封装也很重要。 因为样品能否完全带回是评价嫦娥五号任务成败的标准。 如果没有严密的胶囊，样品在返回大气层的过程中可能会支付火炬。

这就像月球起飞一样，嫦娥五号的人工智能系统在这些过程中发挥重要的意义。

第一次带着月球土以接近第二宇宙的速度返回地球。

另外，当返回器携带样品返回地球时，速度达到接近11.2km/s的第二宇宙速度，比神舟系列飞船返回地球时的第一宇宙速度快得多，直接进入大气层时，产生更大的热量。

那么，为了保护返送器，需要安装更厚的防热护罩。 那样的话，探测器的重量会增加，可以带回的样品也会减少。

因为这个嫦娥5号用“打水”的方法进入大气层，首先利用大气层的升力飞出，减速后再次进入大气层。

其实去年嫦娥5号t1的实验器第一次试验“打水”进入轨道，拍了地上月球的照片。

中国最强火箭“胖五”

另一个价值是这次运载嫦娥5号上天的火箭“胖5”。 四个月前“胖五”已经把天问一号发给了太空。

“胖5”是中国直径最大的火箭，除了直径芯级达到5米外，还绑了4根3.35米的助推器，是个人重量869吨的“胖子”。

正因为胖，“胖五”不能像过去的火箭一样用铁路运输。 这已经超过了铁路桥洞的直径，所以只能从两艘运输船从海路到达发射场。

“胖5”不仅是尺寸，8台液氧煤油发动机和4台氢氧发动机给国产火箭带来最强的动力，起飞时的推力达到1000吨以上。

▲ yf-100k发动机。

另外，液氧和液氢两种推进剂分别在零下183 ℃和零下253 ℃的条件下储藏，该火箭也被称为“冰箭”。

这样的动力和体积赋予了“胖五”中国史上最强的运输能力，近地轨道运输能力为25吨，直接在现役国产火箭的基础上提高了2.5倍以上。

虽然比不上现役最强的运输火箭“大型猎鹰”，但已经进入了国际一线。 现在美俄的主力火箭，运输能力也集中在20-30吨级。

没有这个量级的火箭，嫦娥5号不仅不能顺利发射，也可以不考虑之后的载人月球着陆和空之间的车站计划。

为什么要去月球挖土

如果顺利的话，嫦娥5号再过一会儿将在月球正面最大的月海岚洋北部的卢穆克山脉附近着陆。 这是人类从来没有访问过的月球地区。

我们为什么要来月球表面“挖土”？ 因为这不仅在了解月球的演变史，在研究太阳系45亿年的变迁方面也起着重要的作用。

例如嫦娥5号着陆的地区，存在着约13亿至20亿年前的玄武岩。 月球岩石在陨石碰撞、太阳风碰撞、宇宙射线放射等空之间的风化作用下形成的月球土壤中，隐藏着太阳活动的许多消息。

中国行星科学家小组最近在《自然天文》杂志上发表的研究表明，根据月球土壤的进化，月球系统受到的撞击物在35亿年左右发生了变化，为揭示太阳系初期巨大行星的不稳定历史提供了新的思路和线索。

正如中国地质大学(武汉)行星科学研究所的肖龙教授所说

月球的土壤，也就是月球的土壤，在月球上能得到燕子，但对地球人来说，却蕴藏着巨大的科学价值。

但是，过去只有美苏可以从月球上取样，因此中国不容易研究。 现在中国唯一的1g月土壤样品是1970年代中美建设后美国赠送给中国的。

而且阿波罗号带回的月球样本大多集中在月球正面的中低纬度的月海地区，年龄集中在42亿年到32亿年前，对月球的研究还不够。 嫦娥五号带回月球样品后，中国可以对月球进行进一步的研究。

另外，月球探测工程的主任科学家欧阳自远也在采访中阐述了探测月球的理由，不仅是月球的进化，月球也有丰富的能量。

欧阳自远认为月球土壤还含有重要的终极能源原料，我们现在的化学能、核电站需要这种原料，这将为人类社会的持续快速发展提供重要支持。

十年后，中国人登上月球

嫦娥五号任务顺利完成后，下一阶段是载人登月。

中国月球探测工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁宣布，中国载人月球着陆将于2030年左右实现，在月球南极建设国际月球科学研究站，在此之前嫦娥6号和7号先后在南极进行探测。

事实上，这次嫦娥5号的任务也可以认为是10年后中国载人登月的预演。 嫦娥5号的月球轨道进行了多次分离和对接，其实和美国阿波罗计划的载人月球着陆技术很相似。 那一年，美国在进行载人月球着陆前，进行了月球轨道交叉对接试验

正如宇宙科学普及博主“太空精酿”所说，阿波罗宇宙飞船和嫦娥5号唯一的区别是载人和非载人。 嫦娥五号的几个主要器件升级为“船舱”，配备载人航天系统和月球着陆装备后，将实现载人月球着陆。

中国月球探测工程副总设计师于登云也说嫦娥5号的任务是为了将来载人月球着陆的技术储备。

除了中国，美国的nasa也开始了返回月球的计划，最快将于2024年重新开始载人登月。 但是十年后，美国可能不是唯一实现载人登月的国家。

不管是中国还是美国，载人登月都不太是空探索的终点。 马斯克想把月球作为火星移民的中转站，但欧阳自远也一样，认为月球是人类的跳板，人类最终可能会去火星。