中央紀委國家監委網站 柴雅欣報道 38萬公里外，一抹“中國紅”振奮人心。

　　12月3日23點10分，嫦娥五號上升器月面點火，3000牛發動機工作約6分鐘后，順利將攜帶月壤的上升器送入預定環月軌道，實現我國首次地外天體起飛。起飛前，國旗展示系統成功在月面打開，這是中國首次在月球展示“織物版”五星紅旗。

　　至此，嫦娥五號結束月面工作，踏上回鄉之路。在月面約48小時，嫦娥五號都做了什么？有哪些收獲？未來十余日，嫦娥五號載“土”歸來，還要勇闖幾道關？

　　一面國旗，十年見證，正負150攝氏度溫差下仍保持本色

　　每當旭日東升，中華大地，五星紅旗迎風招展。12月3日這天，有一面五星紅旗非同尋常，竟在月球上“紅”了一回。

　　點火起飛前，嫦娥五號著陸器上升器組合體實現月面國旗展開，這是我國在月球表面首次實現國旗“獨立展示”。回傳影像顯示，在陽光照耀下，“中國紅”格外鮮艷。

　　這是亮相月球的第一面“織物版”五星紅旗。2013年12月，嫦娥三號探月，嫦娥著陸器和玉兔月球車互相拍照，月球車“胸前”的五星紅旗格外奪目。不過，那時還是“噴涂版”。這一次，嫦娥五號這面“織物版”五星紅旗是一面真正的旗幟。

　　五星紅旗能在月球上獨立展示，主要依靠月面國旗展示系統輔助。該系統由月面國旗、壓緊釋放裝置、展開機構三部分組成，長約半米。系統在折疊狀態下隨探測器升空，著陸月球后按照指令解鎖打開。

　　宇宙中電磁輻射強，月表環境惡劣，溫差可達正負150攝氏度，這就決定了普通五星紅旗無法勝任。從2011年國旗展示系統開始預研立項到2020年成功實現“自拍”，其中凝聚著研制團隊長達十年的智慧付出。

　　一面旗不大，科技含量卻很高。如何確保五星紅旗展開時擁有足夠強度且保持平整？研制團隊圍繞這一問題做了大量理論研究和模擬試驗，單是選材就花了1年多時間。“我們挑選出二三十種纖維材料，通過熱匹配性、耐高低溫、防靜電、防月球塵埃等物理試驗，最終采用一種新型復合材料，既滿足強度要求，又滿足染色性能要求，保證五星紅旗能抵御月表惡劣環境，做到不褪色、不串色、不變形。”五星紅旗展示系統技術負責人程昌說。

　　重量也是要嚴格控制的指標。國旗重量僅12克，國旗展示系統重1公斤，研制團隊圍繞系統減重問題下了大功夫，不僅材料要輕質化，而且還對設備進行“瘦身”。立項之初，研制團隊先后論證過采用四級桿、三級桿和二級桿等方案，但考慮到復雜性和重量等原因，最終選擇使用二級桿的方式來呈現。

　　“之所以采用桿系結構方案，是因為它在航天系統里算比較成熟的技術，包括衛星、飛船等航天器的太陽能電池帆板展開，使用的都是桿系結構，其目的就是保證可靠性。”五星紅旗展示系統項目負責人李云峰說。

　　此外，研制團隊還對結構進行優化設計，選取耐高溫、抗嚴寒材料，使其在空間環境中能承受冷熱交變、空間輻照、極低真空等惡劣環境考驗。

　　嫦娥五號實現我國首次地外天體起飛，攜帶約2公斤月壤返回地球

　　“‘打卡’完畢，著陸器再見，月球再見！”12月3日晚，嫦娥五號上升器“告別”著陸器，攜帶約2公斤月壤從月面起飛。不少航天人在朋友圈里轉發起飛視頻，不舍卻也充滿期待。

　　嫦娥五號探測器是迄今為止我國研制的最復雜的航天器系統之一，由軌道器、返回器、著陸器、上升器組成。它們并非“各自為戰”，其中，著陸器和上升器組成“摘月戰隊”，共同開展月面工作；軌道器和返回器組成“返地戰隊”，負責帶月壤返回地球。

　　連接器，脫落；發動機，點火！瞬間，烈焰升騰，上升器垂直上升——月面采樣完畢，嫦娥五號收工回家。

　　地面固定發射有一套完備的發射塔架系統，點火起飛位置、飛行軌道都經過精確測算。與地面不同，月面環境復雜，沒有成熟的發射塔架系統，沒有平坦規整的起飛地，更沒有地面人員測調確認，著陸器就相當于上升器的“臨時塔架”，托舉上升器飛離月面。因重量限制等原因，著陸器會繼續留在月球。

　　“起飛初始基準與起飛平臺姿態不確定，發動機羽流導流空間受限，地月環境存在差異等都是難題，好在嫦娥五號著陸時就選擇了相對平坦的地形，提早進行準備。”中國航天科技集團五院技術專家說。此外，由于月球上沒有導航星座，上升器起飛后，需在地面測控輔助下，借助自身攜帶的特殊敏感器實現起飛時自主定位、定姿。

　　嫦娥五號不是獨自戰斗，根據之前獲得的著陸器著陸時刻、上升器姿態和位置等數據，地面科研人員提前計算了起飛時間、姿態軌道調整等參數，并遠程注入了嫦娥五號的最強大腦——制導導航與控制(GNC)系統中央控制單元。到了預定的月面起飛時刻，主發動機會自行點火，嫦娥五號成為中國第一個在月面起飛的探測器。

　　據介紹，在起飛后最初一小段距離，上升器不進行姿態調整，之后迅速調整到豎直姿態并快速上升；達到一定高度后，在GNC系統的指揮下，以一定角度轉入軌道入射段。從月面起飛算起，經過約6分鐘250公里的飛行后，上升器進入交會對接初始軌道，與闊別數日的“返地戰隊”匯合，齊心協力把“土”特產帶回家。

　　自動采樣是嫦娥五號任務核心關鍵環節之一，綜合運用兩種“挖土”模式

　　從12月1日23點11分著陸月球，到12月3日23點10分從月面點火起飛，近48小時，時間不長不短。月球上一晝夜相當于地球上約27天，由于沒有大氣層保護，月球晝夜溫差極大。為避開極端寒冷環境，嫦娥五號必須在月球白天完成采樣和其他任務，保證在月球入夜前離開。

　　工作地點不是隨機選擇的。嫦娥五號在月球上最大的月海——風暴洋北部的呂姆克山脈附近降落并實施采樣。過去，沒有人類或是探測器到訪此處。40多年前，美國阿波羅計劃和前蘇聯探測器采集的月球樣本大多是形成于30到40億年前的巖石，而根據目前研究成果，嫦娥五號采樣區域地質年代較短，巖石更“年輕”。

　　“嫦娥五號在月球表面的著陸區是月球最值得探索的區域之一，研究這個區域可以幫助科研人員確認10億至20億年前月球是否仍處于活火山狀態。”美國布朗大學地質科學教授詹姆斯·黑德說。

　　自動采樣是任務關鍵。12月2日22點，經過約19小時月面工作，嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動采樣，并按預定形式將樣品封裝保存在貯存裝置中。

　　表鉆結合，多點采樣。如何在月球采集到盡可能多的月壤樣本，并且封裝好，是嫦娥五號的研制重點。經過嚴苛的論證，專家決定采取兩種“挖土”模式，分別是鉆具鉆取和機械臂表取。

　　“鉆取就是通過空心鉆桿的取芯機構，鉆到月球表面兩米以下處，得到深層樣品的層理信息。表取就是采用機械臂末端固定鏟挖型采樣器，進行表層和次表層月壤采集，多點、多次采樣。”中國航天科技集團五院嫦娥五號探測器系統副總設計師彭兢說。

　　除了采樣，嫦娥五號探測器還配置了降落相機、全景相機、月壤結構探測儀、月球礦物光譜分析儀等多種有效載荷，能夠在月表形貌及礦物組分探測與研究、月球淺層結構探測等科學探測任務中發揮重要作用。

　　首次月面采樣面臨諸多困難。首先，采樣裝置是全新研制的，技術新、難度大，且采樣任務時序緊張、機構動作多、不確定因素多。月面白天溫度超過100攝氏度，嫦娥五號經受住了高溫考驗，克服了測控、光照、電源等方面的條件約束，依托全新研制的地外天體樣品采集機構，順利完成多點、多樣化自動采樣任務。

　　萬千準備確保萬無一失。嫦娥五號探測器研制團隊不僅對月面采樣過程進行了聯合設計分析，確定了先鉆后表、器地協同的工作程序，以及器上操作、地面測控和地面物理驗證三位一體的飛控模式，而且還設計了遙控工作、預編程工作和半自主工作三種工作模式，確保采樣過程的可靠性。

　　采樣過程可靠，“打包”封裝也不能馬虎。相比月面極高真空環境，地球大氣中不僅有氣體成分，還飄浮著各種固體顆粒，如果月球樣品接觸這些物質后被污染，科研價值將大打折扣。

　　據中國航天科技集團五院研制專家介紹，封裝用的“小罐罐”內外分層，便于鉆取和表取的月壤分開保存。鉆取月壤放在夾層的軟袋子里，表取月壤放在內膽里。針對月球極高真空、高低溫環境和月塵干擾，密封封裝采用了橡膠圈和金屬擠壓相結合的方式。特別是金屬擠壓，對合金金屬硬度、混合比例有極高要求。為此，月球樣品密封封裝子系統團隊花了幾年時間，做了大量實驗，就是為了保護樣品既不發生物理變化，也不發生化學變化，把純天然、無污染的月壤帶回地球。

　　交會對接挑戰大，茫茫天空實現精準“牽手”

　　“摘月戰隊”在月球上忙活，另一邊，“返地戰隊”也沒閑著，它們已經做了幾次變軌，調整軌道相位，做好了迎接上升器的準備。

　　從上升器進入環月飛行軌道開始，通過遠程導引和近程導引技術，上升器與“返地戰隊”逐步完成交會對接，上升器中存放的月球樣品通過軌道器轉移到返回器中。

　　要從月球回到地球，嫦娥五號在月球軌道的交會對接很關鍵。這是一個驚心動魄的時刻。據彭兢介紹，嫦娥五號采取自動交會對接的方式，面臨的挑戰之一是引力環境。

　　雖然我國已掌握空間交會對接技術，載人航天工程也曾進行過多次交會對接，但以往神舟飛船、天宮一號等交會對接是在距地球400公里左右的地球軌道上進行的，而嫦娥五號探測器在距地球38萬公里的月球軌道上交會對接，屬我國首次。航天器面臨的引力環境大有不同，研制人員下了大力氣攻關克服。

　　兩個航天器交會對接，好比在浩瀚太空中“穿針引線”，對控制精度要求極高。據介紹，此次交會對接沒有采取“觸碰式”對接，而是采用“摟緊”方式，類似雙臂拉住對方隨后收緊。這種方式對精度要求也極高，達到厘米級。

　　“兩個航天器的相對位置要控制在誤差不能超過5厘米的精度范圍。除了月球引力環境的影響以外，交會對接中，由于兩個航天器的重量差異大，一旦速度控制出現偏差，也會造成兩器相撞從而導致對接的失敗。為此，研制人員量身打造了一套全新的對接機構。”彭兢說。

　　此外，由于無法在萬里外借助導航衛星幫助，嫦娥五號只能自力更生，月球軌道測控精度、月球軌道敏感器交互、輕小型航天器對接等技術均取得突破。

　　等待月地入射窗口，軌道器和返回器分離，返回器重新投入地球懷抱

　　距離回家，嫦娥五號還要經歷幾個關口？

　　當返回器“吞入”樣品、扣上蓋子，軌返組合體就可以與上升器分離，踏上回家之路了。首先是環月等待，嫦娥五號軌返組合體從對接艙分離并進入月地入射點，在環月等待段飛行過程中進行1次軌道維持，等待月地入射窗口的到來，全力以赴做好返地準備。

　　接下來是月地轉移階段。當嫦娥五號軌道器攜返回器由月球向地球呼嘯而來，在預定時機加速進入月地轉移軌道，經歷多次中途修正后，在接近地球大約5000公里高度時將返回器釋放。

　　最后一步是再入回收。嫦娥五號返回器與軌道器分離后，軌道器進行規避機動，返回器則要經歷慣性滑行、地球大氣再入、回收著陸三個階段完成最后的降落。返回器首先以每秒約11公里的第二宇宙速度沖向地球，在進入地球大氣層后，通過半彈道跳躍式再入返回技術重新跳出大氣層，再以第一宇宙速度進行降落。距離地面10公里高度時，返回器將打開降落傘，著陸于內蒙古四子王旗預定著陸區域，地面搜索回收力量預計在兩天內完成回收任務。

　　為什么要在進入地球大氣后跳出去，再重新跳進大氣層呢？不能“一步到位”嗎？

　　返回器沖向地球的第二宇宙速度，是能夠脫離地球引力場束縛的最小速度，但也比從近地軌道返回地面的神舟載人飛船返回艙要快得多。為解決速度這個問題，科技人員設計了半彈道跳躍式返回辦法，相當于在太空“打水漂”。返回器進入地球大氣層，減速后將再次跳出大氣層并第二次進入大氣層。返回器再入地球大氣層的速度將從十幾公里每秒，降低到七公里多每秒，從而安全落地。

　　從嫦娥一號拍攝的全月球影像圖，到嫦娥二號成功獲取月球虹灣局部地區1米分辨率影像圖，再到嫦娥三號成功實現落月夢想、嫦娥四號實現人類探測器首次月背軟著陸揭開月球背面神秘面紗……嫦娥一路向月行。這一次，作為我國無人月球探測的收官之戰，嫦娥五號不僅向月行，還要向地歸。

　　嫦娥五號從11月24日發射到完成地面回收，整個過程預計歷時23天左右。在冬至前后的深夜，它將滿載而歸，落在內蒙古四子王旗著陸點。