为了成功取回“月球土特产”，这项仪器发挥了重要作用。
从“嫦娥三号”的落月，“嫦娥四号”月球背面的着陆，以及“嫦娥五号”把东西带回地球，我们一步一步地把月球探测引向了一个人类从未深入的领域。最近，大家应该都看到网上关于“嫦娥五号”的故事，我们最主要的目的是要到月球上去采“土特产”回来。那么，在没有采回之前，我们的科学家如何来研究深空的发展史？陨石就是一个很好的手段。
陨石是穿过大气层后，没有完全破碎的一种石头，它带来了很多深空的宇宙的要素或密码。火星上有没有生命，一直是科学界大家比较争论的话题，大家非常有兴趣去寻找地外生命。在这块陨石里面，我发现了一种疑似细菌的化石，引起了我们很多遐思。
从地球寻石到太空采样，地球上的陨石其实是很多的。以月球陨石为例，它在地球上大概要达到几百公斤的量级。但是，人类最想的还是直接到月球上采集陨石，比如美国的“阿波罗计划”，以及前苏联的“月球号”带回的样品。实际上，从月球上带回的陨石样品还是有限的。中国第一次去月球，带回了两公斤左右。
中国从2000年以后也进入了月球。在“嫦娥一号”、“嫦娥三号”成功发射的时候，我自己也觉得登月是挺容易的一件事。但是在2019年，以色列和印度都在落月的最后的一个关头失败了，我觉得这件事情其实不是那么容易的。
我们国家的探月工程，围绕着绕、落、回三部曲。“嫦娥一号”实际上是要到达月球上的。我记得，当时“嫦娥一号”在进入绕月轨道的时候，栾恩杰主任满怀热情地说，“我们绕起来了，绕起来了！”中国人能够到月球轨道拍回一张照片，实际上已经是最大的成功了。
后来，我们通过“嫦娥”二号、三号、四号这三颗卫星，实现了对月球着陆区的详细勘探。“嫦娥四号”是人类历史上第一次在月球背面进行软着陆，在国际上，国际宇航联合会、英国航空协会以及日本，纷纷给予了最高的奖项。
到月球背面进行软着陆和现场勘探是人类第一次，所以说，科学探索的精神就在于做从来没有人干过的事情。那么到月球的背面去，我们要用哪些手段？我们带了一个红外成像光谱仪，就在月球车红旗的下方。成像光谱看似深奥，但生活中的彩色照相机就是一个RGB的多光谱相机，如果把光谱波段用棱镜分光的方法，可以分得更精细，得到一个连续的谱。
我们在月球的第二个昼夜，开机确认了月壤的一种成分，这也成了深度撞击坑的一个支撑证据。在第三个月昼，我们探测到了一块非常有趣的白色石头。我们科学家对这块石头非常感兴趣，为它进行了多次的光谱采样。通过对它光谱的特征采集和遥感数据的比对，我们觉得这块石头是右边两块撞击坑的溅射物，在历史上的一次冲击中被撞到这个地方。
“嫦娥四号”在月球上做了这么多次勘探以后，大家对样品的取回非常感兴趣。从2020年11月24日凌晨在文昌卫星发射中心发射，到2020年12月17日，我们的返回器携带着月球的“土特产”在四子王旗着陆场降落。这个过程是非常艰辛的。因为“嫦娥五号”等待发射的时刻已经有整整五年。
在延迟的过程中，我们非常担心的是，有的设备存储时间长了会不会仪器失效？寿命会不会有影响？在这个过程中，科研人员继续围绕着寿命、故障预案日以继夜地做了大量的工作。航天事业是非常具有风险和挑战的，所以任何一个大的动作都要做成熟性的验证。
以“嫦娥五号”入轨的整个过程来看，在地球起飞到月球绕月的过程，通过了“嫦娥一号”和“嫦娥二号”的验证。从月球返回地球轨道目前是非常成熟的。我们在前几年（2014年）做了一次“嫦娥五号”5T的任务，验证了重返地球大气层把样品取回的过程。
所以，这次“嫦娥五号”最大的看点，就是月面的起飞和月面在轨的对接。“嫦娥三号”和“嫦娥四号”，已经把落月的过程进行了丰富的验证，“嫦娥五号”应该是中国航天史上系统最复杂、难度最大的一次。因为探测器的复杂性非常高，是由上升器、着陆器、返回器和轨道器这“四器”组成，像变形金刚一样的组合体。
在地外行星的降落风险是非常大的。据不完全统计，深空探测器落到行星上的成功概率是50%。这是降落相机拍到的落月，我们在15公里的高度进行了正式降落，在2.5公里处进行了转向，垂直对准月面。在100米进入悬停段，然后有一个平移的过程，再进行下降。
落月过程中，除了发动机以外，最核心的是要知道离月球有多远。所以激光测距敏感器起到了“眼睛”的作用，它像一把标尺，时刻告诉计算机我们的着陆器离月球表面的距离。激光测速敏感器采用相干多普勒的测量方法，目前也是国际上第一次在地外天体采用该方法实现速度的测量，精度达到了0.1米/秒。
前面说过，印度在落月的过程中，在最后一刻失败了。为什么会失败呢？里面有很多原因。其中有一点，因为他们在上面也搭载了激光测速敏感器，但是在落月之前，在地面测试的时候，敏感器的性能不太好，所以它在落月的过程中没有使用，在最后一刻砸向了月球，所以速度的控制是一件非常重要的事。有了这两样法宝后，到了100米的高度，我们能够精准又平稳地落到月球的近月面。最后降落器是用四条腿支撑的方式进行降落。
如何来解决这么一个实时性的问题？我们需要在1秒钟拍完数据，然后在10秒之内进行判断。7500牛的发动机要维持10秒的月球引力，然后再缓慢下降。因为我们计算机的速度不如美国那么好，姿态测量精度也不如美国的传感器那么高。所以我们要用这个传感器解决月球表面的三维地形测量。测量精度要达到什么要求呢？要在100米的高度，对一个50米×50米的区域，达到把0.2米的坑和石头区别出来的程度。
另外，还要寻找坡度要小于8度的安全着陆区。在这样的约束下，我们采用了一种新的方法。平台在7500牛的发动机推动下会晃动，如果用一个波束去扫这个面的话，时间会非常长，这个平面也会不平整。但是如果用16个激光点，相当于用16把扫帚同时去扫一个房间的话，效率会提高16倍，相当于把照相机按快门的速度提高了16倍，就能一下子进行精准的成像。
这就是我们的法宝。当时做这个项目的时候非常早，现在在车载激光雷达里面见的是比较多的。现在在无人驾驶车里面，也用多波数激光雷达来实现障碍物的选择和避让。我们在上海同济大学建了八块这样的板，模拟了不同的距离。它的反射率是不一样的，颜色也是不一样的，表面反射率从6%-20%都能够适应，所以对这几块板要求是非常高的。
另外，这几块板还要非常平，因为我们是拿它做基准的。这几块板一定要达到厘米级，小于一公分的平整度，实际上我们做到了毫米量级。我们要用这个经纬仪，建立一个标准的目标靶的靶场，然后再用我们的激光三维成像敏感器，也拍一个一样的数据，两个解算出一组方程。
我们的各位总师觉得这件事已经做了第三次了，成功是应该的，不成功是不应该的，真正的考验就开始了。首先第一个是采样，因为这次最主要的任务就是要带样品返回地球。在采样的过程中，首先干的第一件事就是“钻取”，预计是两米的深度。在钻取之前，有一个探地雷达进行了实时的地形勘探。样品取回风险还是比较大的，美国在火星上进行取样也有风险，我们样品取回的时候，在前两次也不是特别成功。
“嫦娥五号”的难点就在于起飞，这也是第一次干，我觉得起飞里最核心的就是降落。因为降的地方一定要平，这次降落是用三维成像找的区域，平坦区域小于两度，对起飞创造了一个非常良好的条件。起飞以后，轨跟轨道器进行对接，交汇对接在地球轨道也做过很多次。
2020年12月19日早上，月壤已经从航天研制单位转到了我们科学家团队，重量是1731克。美国“阿耳忒弥斯”登月计划有望实现“第一个女性宇航员登月”。
所以在未来的十年，月球是非常热闹的。我们国家在未来十年，将在“嫦娥”登月、建立国际合作科考站以及在火星和小行星探测中开展一系列的科研工作。最后，登月成功了，我想我们还在“奔火”的过程中，希望在2021年的春节能够到达火星。我们要有“追逐梦想、勇于探索、协同攻坚、合作共赢”的探月精神，实现我们国家迈向深空宇宙的脚步。