備受矚目的嫦娥五號探測器攜帶着月球表面土壤，成功返回地球，使得中國成為第三個有能力單獨完成探月以及在月球表面採集樣本的國家。嫦娥五號任務有哪些科技亮點？展現了中國航天科技的哪些進步？

歷經23天，嫦娥五號探測器的探月之旅圓滿結束，成功返航，標誌着中國科技，尤其航天技術邁出重要一步。嫦娥五號本次探月的核心任務就是進行挖土工序，從月球帶回土壤，這一系列的工作依靠着許多創新科技的支持。為何要從月球挖回土壤？本次探月任務展現了中國航天科技的哪些進步？

為何要探月「挖土」？

美國在1969年7月20日成功登陸月球，連同阿波羅11號回程的，除了兩位寫入歷史的宇航員之外，還有不少屬於月球的物質。在1969年至1972年期間，美國先後6次成功登月，總共帶回了382公斤來自月球的物資，包括土壤、岩石和礦物等。這些物質成為美國科學界珍貴的科研材料，對其科研探索有重大幫助。

幾十年來，美國和前蘇聯（今俄羅斯）從月球帶回的樣本，讓兩國科學家對太空，尤其月球上的結構、環境、地質以及歷史等都有了更多認識，而這兩大國也建立起了一套模型，能有效判斷月球的生存環境，加深了對各類行星地質演化的認識。

1978年，時任美國國家安全事務顧問布熱津斯基訪華期間，曾向中國贈送了1克月球表面物質樣本。這1克樣本被分為兩半，一半存放在北京天文台，另一半就由中國月球探測工程首席科學家歐陽自遠帶領團隊進行研究。多年來，歐陽自遠帶領團隊將這半克的樣本反覆研究，包括裏面有甚麼物質、歷史有多久遠，都已經全部分析透徹。但這畢竟是別人送贈的禮物，而且份量極小，能夠獲得的信息非常有限。

半個世紀之後，中國科技發展終於迎頭趕上，成為繼美俄之後，第三個有能力單獨完成探月以及在月球表面採集樣本的國家。直到今日，中國科學家才有機會真正接觸到第一手的月球表面物質，對於在航天科技上屬於後起之秀的中國科技團隊而言，是一個重要里程碑。

據中國空間技術研究院研究員龐之浩介紹，除了研究月球土壤的成份，月球上藴含的巨大能源也是探索的目標之一，例如當中蘊含的「氦-3」這種物質，就被公認是高效能、清潔，以及安全的核聚變發電燃料。根據科學界推算，100噸「氦-3」所能夠創造的能源，足足相當於全世界一年消耗的能源總量；而在月球上蘊藏有上百萬噸「氦-3」，足夠滿足人類未來對能源的需求。進一步加深對月球的了解，無疑對人類未來發展和生活有非常大的幫助。

值得一提的是，這次探月車的採樣工作，香港理工大學也有參與貢獻。理大科研團隊與中國空間技術研究院合作為這項歷史性任務研製了一套關鍵儀器「表取採樣執行裝置」，用於月球表面土壤採樣。

嫦娥五號背後的科技亮點

23天的飛行及工作中，嫦娥五號探測器完成月球「挖土」、打包、舉國旗、起飛等一系列高難度動作，並成功返回地球。這次航天任務創造了多個「首次」，不少挑戰都史無前例，任何一個環節出錯，都可能讓「嫦娥」無法順利回家，這背後凝聚了當代中國無數航天人的智慧和心血。

嫦娥五號從發射到返回，創造了首次在地外天體採樣與封裝；首次在地外天體起飛；首次在月球軌道交會對接；首次攜帶樣本高速返回地球；也是首次儲存、分析和研究月球表面樣本。其中，月面「挖土」、月面起飛、月球軌道交會對接、高速再入返回地球被視為四大關鍵技術突破。

為了在月面「挖土」、打包，科研人員為嫦娥五號裝備了挖土鏟、機械臂（表採關節臂）和金剛鑽（鑽取子系統）：機械臂「指哪打哪」，精度可控制在1度以内，能耐受高溫和輻射；金剛鑽擁有三種工作模式，以及獨創鑽頭，可以適用於不同情況下的月球土壤。

為避免採集到的樣本受到地球大氣環境污染，嫦娥五號在月面就對樣本進行密封「打包」，科研人員為此專門設計了打包裝置（密封封裝子系統），能夠自動承接、封裝月球樣本，並進行密封保存。

月面起飛又是一個難關。在地面發射火箭，要四平八穩，有完備的發射塔架系統，以及經過精確測算的起飛位置、飛行軌道，而月球表面並不具備這些條件，需要探測器「自力更生」，對起飛軌道設計、監測控制等有很高要求。

回家之前，嫦娥五號探測器的上升器與軌返組合體（軌道器、返回器）需要在38萬公里外的月球軌道上，相對速度爲零的狀態下，進行無人交會對接，整個過程需要在21秒內完成，相對位置誤差不能超過5厘米。加上月球軌道沒有衞星導航服務，要克服月球引力影響，難度空前。

科學家們為此研製了「抱爪式」對接機構，其重量輕、結構簡單、對接精度高，好像航天器長出了「手」，兩邊同時用力，就能成功「牽手」。完成對接後，為了讓上升器中的樣本轉移到返回器中，科研人員設計了「連桿棘爪式」轉移機構，好像傳送帶一樣，將容器單方向傳遞到返回器中，實現了對接和自動轉移功能一體化，這個設計理念是世界首創。研究團隊先後進行了661次對接測試、518次樣本轉移測試，以保證萬無一失。

返回地球，則是「難中之難」。嫦娥五號的返回艙是以每秒11千米的超高速度進入大氣層，而一般衛星、宇宙飛船的返回速度約每秒7.9千米。這意味着，嫦娥返回艙再入大氣層時產生的熱量會提高8-9倍，很容易被燒毀。因此，中國於2014年發射了一個名為「小飛哥」的飛行器，模擬了嫦娥五號返回艙返回地球的情況，成功突破航天器超高速再入返回的關鍵技術。

嫦娥五號「奔月」，標誌中國探月工程環繞探測、落月探測和採樣返回探測（繞、落、回）三步走戰略圓滿收官。國家航天局探月與航天工程中心副主任裴照宇表示，嫦娥五號既是收官之作，也是中國未來月球探測的奠基之作，是中國航天技術的一次重大跨越，將為中國未來進行載人登月和深空探測積累重要的人才、技術、物質基礎。

（文章來源：當代中國，特別鳴謝。原文有刪改。）