作者：郭超凯
12月3日23时10分 ， 嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟 ， 成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道 。 这是中国首次实现地外天体起飞 。
自12月1日23时11分成功落月以来 ， 嫦娥五号在约48小时内迅速完成了“挖土”“打包”“升旗”“起飞”等一系列工作 ， 携月球“土特产”即将返回地球 。
文章图片
来源：国家航天局供图 。 图片摄影：张高翔
“挖土”
作为中国探月工程“绕、落、回”三步走的收官之战 ， 嫦娥五号任务会从月球采集约2公斤月球样品返回地球 。 平稳着陆于吕姆克山脉以北地区后 ， 嫦娥五号随即开展月面自动采样工作 。
自动采样是嫦娥五号任务的核心关键环节之一 。 探测器要经受住超过100摄氏度的月面高温考验 ， 克服了测控、光照、电源等方面的条件约束 ， 实现了多点、多样化自动采样 。
文章图片
中新社发 中国国家航天局 供图">
图为嫦娥五号探测器在月球表面自动采样 。中新社发 中国国家航天局 供图
科研人员为嫦娥五号精心设计了两种“挖土”模式：钻取和表取 。 中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢介绍道：“钻取就是通过空心钻杆的取芯机构 ， 钻到月球表面两米深以下处 ， 得到深层样品的层理信息 。 表取就是采用机械臂末端固定铲挖型采样器 ， 进行表层和次表层月壤采集 ， 实现多点、多次采样 。 ”这两种方式互为备份 ， 不仅可以提高采样的成功率和可靠性 ， 同时也能够获得更为丰富的样品种类 ， 为后续科学家研究提供更多可靠的原始资料 。
“钻取初步考虑是0.5公斤 ， 表取是1.5公斤 。 ”中国国家航天局探月与航天工程中心副主任、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇曾透露 。 12月2日4时53分 ， 经过3个多小时的持续作业 ， 嫦娥五号钻取子系统顺利完成钻取采样任务 。
另一厢 ， 表取采样也在有条不紊地进行 。 用于表取的机械臂颇为抢眼 ， 臂杆长3.7米 ， 由数十个关节组成 。 由于着陆区域条件较好 ， 嫦娥五号的采样工作比预想更为顺利 ， 仅用19个小时便提前完成月表自动采样任务 。
“打包”
相比月面极高真空的环境 ， 地球表面包裹着大气层 ， 大气环境中不仅有气体成分 ， 还漂浮着各种固体颗粒 ， 如果月球样品接触到大气中的这些物质 ， 就会造成污染 ， 导致月球样品科研价值大打折扣 。
文章图片
嫦娥五号着上组合体模拟图 。 北京飞控中心供图
如何将38万公里之外的月球样品在无人条件下进行“打包” ， 并保证样品在返回地球的过程中不受污染？由中国航天科技集团五院510所研制的月球样品密封封装子系统给出了“答案” ， 该系统能够自动承接、封装月球样品并具有密封功能的装置 ， 可将采集到的月球样品“打包”返回地球 。
做好封装“打包”工作尤为重要 。 在封装过程中 ， 中国航天科技集团五院529厂设计师创新出一种“双管单袋”的钻进取芯方案 。 钻取到的月球样品 ， 进了取芯管后 ， 取芯软袋拉绳随之上提 ， 样品就被自动装进软袋里 。 由于质地柔软 ， 软袋可以很方便地进行缠绕封装 ， 再放入初级封装装置内 。 中国工程院院士、中国国家航天局原局长栾恩杰形象地将钻取封装这一过程比喻成“装香肠” 。
采样和封装过程中 ， 科技人员在地面实验室根据探测器传回数据 ， 仿真采样区地理模型并全程模拟采样 ， 为采样决策和各环节操作提供了重要依据 。 经过约19小时月面工作 ， 嫦娥五号探测器于12月2日22时顺利完成月球表面自动采样 ， 并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中 。
“升旗”
紧锣密鼓地开展“挖土”“打包”工作之余 ， 嫦娥五号探测器还不忘在月球上进行一场神圣的“升旗仪式” 。 点火起飞前 ， 嫦娥五号着上组合体实现月面国旗展开 ， 这是中国在月球表面首次实现国旗的“独立展示” 。
文章图片
五星红旗月面展示模拟图
与嫦娥三号、嫦娥四号以及玉兔月球车上的五星红旗采用喷涂方式不同 ， 嫦娥五号这面“织物版”五星红旗是一面真正的旗帜 。 这是五星红旗在月球表面的又一次成功展示 ， 也让中国探测器在月面再次打上“中国标识” 。
宇宙中拥有很强的电磁辐射 ， 月球表面环境恶劣 ， 温差可达正负150摄氏度 ， 这就决定了普通五星红旗无法在月球上使用 。 为了让五星红旗能顺利在月面上展开 ， 中国航天科工集团研制团队花费1年多时间进行选材 ， 最终挑选出二三十种纤维材料作为候选 。
通过热匹配性、耐高低温、防静电、防月球尘埃等物理试验 ， 研制团队最终决定采用某新型复合材料 ， 既能满足强度要求 ， 又能满足染色性能要求 ， 从而保证五星红旗能够抵御月表恶劣的环境 ， 做到不褪色 ， 不串色、不变形 。
文章图片
中国航天科工国旗展示系统设计团队开展技术研讨 。 图源：中国航天科工集团
嫦娥五号五星红旗的平面运动包络将近2000mm×900mm ， 但整个系统的重量只有1公斤 。 “虽然这只是一面薄薄的五星红旗 ， 但科技含量十分高 。 ”五星红旗展示系统项目指挥马威感慨道 。
“起飞”
当嫦娥“五姑娘”完成月面工作后 ， 她就要踏上“回娘家”的旅程 。 俗话说万事开头难 ， 返回地球可不容易 ， 第一步能否“迈好”至关重要 ， 这就涉及到中国航天史上另一个首次——月面起飞上升 。
文章图片
嫦娥五号上升器点火瞬间 国家航天局供图 摄影：张高翔
顺利完成月球样品采样封装后 ， 上升器就要准备月面点火起飞 ， 这是一个高难度科目 。 众所周知 ， 运载火箭在地球起飞是有一套完备的发射塔架系统的 ， 点火起飞位置也经过精确测算 ， 飞行轨道更是一遍遍计算好的 。 但月面起飞就不一样了 ， 它没有一马平川的起飞地点 ， 更没有成熟完备的发射塔架 ， 着陆器就相当于上升器的发射塔架 ， 托举着嫦娥“五姑娘”回家 。
此外 ， 上升器还要克服地月环境差异、发动机羽流导流空间受限等难题 。 月面起飞的时候 ， 还无法像运载火箭一样在地面发射前由地面人员完成测调和确认 ， 必须依靠航天器“自力更生” ， 实现起飞时自主定位、定姿 。
为了确保上升器能够顺利起飞上升 ， 中国航天科技集团五院嫦娥研制团队进行了大量的试验验证 ， 并建立了一整套环环相扣的系统保证任务 ， 为嫦娥五号胜利迈出回家一步保驾护航 。
12月3日23时10分 ， “满载而归”的嫦娥五号上升器从月面起飞 ， 实现中国首次地外天体起飞 。 后续 ， 在完成交会对接与样品转移、环月等待后 ， 嫦娥五号将正式启程返回地球 。
【样品|月面48小时，嫦娥五号都做了些啥？】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的 。 若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益 ， 请作者持权属证明与本网联系 ， 我们将及时更正、删除 ， 谢谢 。
推荐阅读
- 电源|美国NASA计划启动月面反应堆电源项目
- 样品|月球“玻璃”有助于解开月球之谜，中国将担负月球研究更多的重任
- 样品|珍贵“月壤”完成交接，在湖南韶山安家
- 样品|嫦娥五号备份存储月球样品在湖南韶山存放
- CHINA|设计寿命1年的嫦娥三号干了8年：月面工作100月昼
- 洗衣机|滚筒洗衣机性能对比测试：松下、美菱等10款样品机对织物损伤较大
- 样品|我是“月壤”，湖南“新晋网红”
- 输出|48小时内，成都完成两次软实力输出
- 样品|森工科技出品“三鹿”打印
- 样品|嫦娥五号首批月球样品研究取得新进展