嫦娥五号

嫦娥五号月面取样返回任务介绍（译自美国行星协会）

嫦娥五号从发射入轨到返回器再入回收，共经历11个飞行阶段：发射入轨阶段、地月转移阶段、近月制动阶段、环月飞行阶段、着陆下降阶段、月面工作阶段、月面上升阶段、交会对接与样品转移阶段、环月等待阶段、月地转移阶段和再入回收阶段[26]。

发射经过

编辑

2020年11月23日18时30分许，長征五號運載火箭开始加注液氧液氢低温推进剂[27]。24日凌晨4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，火箭飞行约2200秒后，顺利将探测器送入预定地月转移轨道[28]。探测器经过两次中途修正和两次近月制动后进入环月轨道[6]。

11月30日04时40分14.822秒，嫦娥五号探测器着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体顺利分离[29]。

月面着陆与采样

编辑

月球勘测轨道飞行器拍摄到的着陆点

在月球背面实施两次环月降轨机动后[6]，于12月1日22时57分从距离月面15公里处开始实施动力下降，7500牛变推力发动机开机，调整对月速度、姿态调整，以接近月表[30]。

嫦娥五号着上组合体背后用于容纳2.5米长钻杆的圆柱体结构。

23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区（月球正面西经51.92度、北纬43.06度）附近的预选着陆区，并传回着陆影像图[31]。随后着陆器在地面控制下，进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作[30]。此后正式开始持续约2天的月面工作[32]。

采集月球样品的工作总共分配了19个小时。在钻取过程中，钻头在月表下1米遇到超预期阻力[33]，为稳妥起见，决定不钻到预定的2米深度，提前结束钻取工作[34]，探测器接着使用机械臂进行了表取工作。12月2日22时，月球表面自动采样顺利完成，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。[35]由于钻取提前结束，最终采集的样品质量为1731克，未达到预期的2000克。

月面起飞上升

编辑

嫦娥五号着上组合体等比例模型所展示的机械臂与上升器

在完成月面采样和封装工作后，嫦娥五号上升器3000N发动机于2020年12月3日23时10分21秒点火脱离着陆器起飞上升离开月面，并经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段后进入环月轨道。这是中国首次实现地外天体起飞[36]。

交會對接與樣品轉移

编辑

上升器轨道器分离（模拟图）

12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接，并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中[37]。交会对接是通过远程导引和近程自主控制，轨道器返回器组合体逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕获上升器。这是中国航天器首次实现月球轨道交会对接[38]。

月地转移

编辑

2020年12月12日9时54分，嫦娥五号轨道器和返回器组合体在约6天的环月等待后，实施了第一次月地转移入射，从近圆形轨道变为近月点高度约200公里的椭圆轨道[39]。在该轨道上飞行3圈后[6], 于12月13日9时51分，实施第二次月地转移入射，四台150牛发动机点火，约22分钟后发动机正常关机，轨道器和返回器组合体进入月地转移轨道[40]。

2020年12月14日11时13分，嫦娥五号轨道器和返回器组合体上两台25N发动机工作约28秒钟，完成第一次月地转移轨道修正[41]。12月16日9时15分完成第二次月地转移轨道修正[42]。

再入返回

编辑

再入返回前轨道舱返回舱分离（模拟图）

2020年12月17日，在到达轨返分离点时, 轨道器与返回器分离，轨道器完成规避机动，返回器惯性飞行[6]。

1时33分，嫦娥五号返回器在距地面高度约120公里处，以接近第二宇宙速度高速进入地球大气层，实施初次气动减速。下降至预定高度后，返回器向上跃出大气层，到达最高点后开始滑行下降。之后，返回器再次进入大气层，实施二次气动减速。在降至距地面约10公里高度时，返回器打开降落伞完成最后减速并保持姿态稳定，随后在预定区域平稳着陆[43]。1时59分，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，任务完成[5][44]。

12月17日2时21分许，空中搜索回收分队发现嫦娥五号返回器。2时30分许，地面搜索分队抵达嫦娥五号返回器着陆点[45]。8时15分，嫦娥五号返回器通过中国人民解放军陆军航空兵米-17V-5直升机吊运至朱日和机场，吊装前为防止返回舱剩余燃料冻结对其采取了保温措施[46][47]。15时50分，嫦娥五号返回器由中国人民解放军空军运-9自朱日和机场起飞转运并于17时30分抵达北京，转运前于机场厂房排空返回器燃料[48]。20时左右运至航天五院（中国空间技术研究院）。当晚，航天科技集团五院为嫦娥五号返回器举办了“回家”欢迎仪式[49]。

拓展任务

编辑

由于长征五号遥五运载火箭入轨精度高，嫦娥五号轨道器省下了200多公斤燃料，轨道器计划使用余下燃料进行一次月球重力助推前往日地拉格朗日点L1点。此次拓展任务目标包括：验证地球—日地L1点转移轨道的设计与控制技术；在日地L1点附近开展长期探测，验证L1点环绕轨道设计与控制技术；对日地L1点附近光照、辐照等环境进行检测，验证相关分系统的适应能力；择机开展日凌期间探测器与地面的测控通信试验。日地L1点探测试验后，将根据轨道器状态和约束条件等情况，酌情开展其他拓展任务[50]。

2021年3月15日13时29分，嫦娥五号轨道器首次穿越地球绕太阳公转的黄道面，成功抵达日地L1点，成为中国首颗抵达日地L1点的航天器[51]。

2021年9月初，有无线电爱好者发现嫦娥五号进行了一次变轨，离开了日地L1点，重新返回地月系，并于9月12日飞掠月球后进入了远地圆轨道。[52][53]

2021年11月18日，嫦娥五号再次飞掠月球。[54]

2021年12月，嫦娥五号进入离月球约100,000万公里的远距离逆行轨道（DRO）。[55]