嫦娥五号落月轮廓(图源:NASA 月球勘测轨道飞行器(LRO)摄)
据微信公众号“中国探月工程”消息,2020年12月17日凌晨1时59分,“嫦娥五号”月球探测器的返回器成功落位于内蒙古中部草原的四子王旗航天着陆场。此次探月旅行中,“嫦娥五号”顺利将采集到的月球样品(月壤及月岩)带回地球,实现了中国首次地外天体起飞和月球轨道无人交会对接。
2004年,国务院批准探月工程立项,又名“嫦娥工程”,包括绕、落、回三期。顾名思义,第一期航天器的任务是绕月探测,第二期要实现在月面上着陆与巡视,第三期则肩负采样返回的任务。在“嫦娥五号”之前,“嫦娥一号”和“嫦娥二号”完成了第一期的绕月任务,“嫦娥三号”和“嫦娥四号”完成了第二期的落月任务。2011年,国务院正式批复探月工程三期立项,任务是实现月球无人采样返回。“嫦娥五号”负责执行该项目。
嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器和上升器四部分构成,外形似一串老北京糖葫芦,在飞行过程中会有四器组合体、着上组合体、轨返组合体等不同姿态,想要控制好这四颗“葫芦”并非易事。
11月24日凌晨4时30分,长征五号运载火箭携嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场点火升空。当天文昌上空阴云密布,但仍然可以看到一个橘红色的明亮光点在夜空的云层中穿行。火箭飞行约36分42秒后,嫦娥五号探测器被送入地月转移轨道,标志着发射成功。
11月25日22时06分,嫦娥五号探测器2台150牛(相当于15公斤推力)发动机工作约6秒,在距离地球约27万公里处完成第二次轨道修正。此时,嫦娥五号探测器已在轨飞行约41小时,系统状态良好,地面测控通信各中心和台站跟踪正常。
11月28日20时58分,经过约112小时的飞行,嫦娥五号探测器发动机在距离月面约400公里处点火,以此获得推力,形成新的环月轨道。17分钟后发动机正常关闭,嫦娥五号探测器进入周期约8小时的环月椭圆轨道。第一次近月制动成功。
11月29日20时23分,嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”,实施第二次近月制动,环月轨道由椭圆变为圆形,距月高度减少一半,变为200公里。这也是嫦娥五号探测器的最终绕月轨道。
11月30日凌晨4时30分,两对四器组合体成功分离。轨道器携返回器留轨运行,着陆器载上升器择机实施月面软着陆。
12月1日23时11分,嫦娥五号探测器在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近着陆,该地为月球最大的月海——风暴洋的吕姆克山脉以北地区,纬度较高。着陆器配置的降落相机拍下了嫦娥五号探测器在下降过程中的影像图并传回。这也是首次有探测器落地于这一区域。
12月2日4时53分,嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了钻取采样及封装。12月2日22时,嫦娥五号探测器完成所有月面无人采样工作,并将2公斤重的月球样品封装保存至上升器所携带的贮存装置中。这也是中国第一次自主采集月球样品。
12月3日23时10分,嫦娥五号上升器准时点燃引擎,携带月球样品进入预定环月轨道,实现我国首次地外天体起飞。
12月6日5时42分,轨道器和返回器组合体以抱爪方式捕获上升器,顺利完成交会对接。随后,上升器将月球样品容器转移到了返回器上。这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接。12月6日12时许,上升器与轨返组合体顺利在轨分离。
12月12日9时54分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体实施了第一次月地转移入射,通过轨道机动进入到月地转移轨道。
12月13日9时51分,嫦娥五号轨道器和返回器组合体在距月面约230公里处实施四台150牛发动机点火,发动机在大约22分钟后正常关闭。根据实时遥测数据监视,轨道器和返回器组合体成功进入月地转移轨道,第二次月地转移入射成功。
2020年12月17日凌晨1时许,在距离地球约5000公里的高度时,承担运输任务的轨道器与返回器成功分离。携带月球样品的返回器将独自“归家”。2020年12月17日凌晨1时59分,“嫦娥五号”顺利着陆于内蒙古中部草原的四子王旗航天着陆场。这标志着我国探月工程“三步走”战略规划取得成功。