备受瞩目的嫦娥五号探测器携带着月球表面土壤，成功返回地球，使得中国成为第三个有能力单独完成探月以及在月球表面采集样本的国家。嫦娥五号任务有哪些科技亮点？展现了中国航天科技的哪些进步？

历经23天，嫦娥五号探测器的探月之旅圆满结束，成功返航，标志着中国科技，尤其航天技术迈出重要一步。嫦娥五号本次探月的核心任务就是进行挖土工序，从月球带回土壤，这一系列的工作依靠着许多创新科技的支持。为何要从月球挖回土壤？本次探月任务展现了中国航天科技的哪些进步？

为何要探月“挖土”？

美国在1969年7月20日成功登陆月球，连同阿波罗11号回程的，除了两位写入历史的宇航员之外，还有不少属于月球的物质。在1969年至1972年期间，美国先后6次成功登月，总共带回了382公斤来自月球的物资，包括土壤、岩石和矿物等。这些物质成为美国科学界珍贵的科研材料，对其科研探索有重大帮助。

几十年来，美国和前苏联（今俄罗斯）从月球带回的样本，让两国科学家对太空，尤其月球上的结构、环境、地质以及历史等都有了更多认识，而这两大国也建立起了一套模型，能有效判断月球的生存环境，加深了对各类行星地质演化的认识。

1978年，时任美国国家安全事务顾问布热津斯基访华期间，曾向中国赠送了1克月球表面物质样本。这1克样本被分为两半，一半存放在北京天文台，另一半就由中国月球探测工程首席科学家欧阳自远带领团队进行研究。多年来，欧阳自远带领团队将这半克的样本反复研究，包括里面有甚么物质、历史有多久远，都已经全部分析透彻。但这毕竟是别人送赠的礼物，而且份量极小，能够获得的信息非常有限。

半个世纪之后，中国科技发展终于迎头赶上，成为继美俄之后，第三个有能力单独完成探月以及在月球表面采集样本的国家。直到今日，中国科学家才有机会真正接触到第一手的月球表面物质，对于在航天科技上属于后起之秀的中国科技团队而言，是一个重要里程碑。

据中国空间技术研究院研究员庞之浩介绍，除了研究月球土壤的成份，月球上蕴含的巨大能源也是探索的目标之一，例如当中蕴含的“氦-3”这种物质，就被公认是高效能、清洁，以及安全的核聚变发电燃料。根据科学界推算，100吨“氦-3”所能够创造的能源，足足相当于全世界一年消耗的能源总量；而在月球上蕴藏有上百万吨“氦-3”，足够满足人类未来对能源的需求。进一步加深对月球的了解，无疑对人类未来发展和生活有非常大的帮助。

值得一提的是，这次探月车的采样工作，香港理工大学也有参与贡献。理大科研团队与中国空间技术研究院合作为这项历史性任务研制了一套关键仪器“表取采样执行装置”，用于月球表面土壤采样。

嫦娥五号背后的科技亮点

23天的飞行及工作中，嫦娥五号探测器完成月球“挖土”、打包、举国旗、起飞等一系列高难度动作，并成功返回地球。这次航天任务创造了多个“首次”，不少挑战都史无前例，任何一个环节出错，都可能让“嫦娥”无法顺利回家，这背后凝聚了当代中国无数航天人的智慧和心血。

嫦娥五号从发射到返回，创造了首次在地外天体采样与封装；首次在地外天体起飞；首次在月球轨道交会对接；首次携带样本高速返回地球；也是首次储存、分析和研究月球表面样本。其中，月面“挖土”、月面起飞、月球轨道交会对接、高速再入返回地球被视为四大关键技术突破。

为了在月面“挖土”、打包，科研人员为嫦娥五号装备了挖土铲、机械臂（表采关节臂）和金刚钻（钻取子系统）：机械臂“指哪打哪”，精度可控制在1度以内，能耐受高温和辐射；金刚钻拥有三种工作模式，以及独创钻头，可以适用于不同情况下的月球土壤。

为避免采集到的样本受到地球大气环境污染，嫦娥五号在月面就对样本进行密封“打包”，科研人员为此专门设计了打包装置（密封封装子系统），能够自动承接、封装月球样本，并进行密封保存。

月面起飞又是一个难关。在地面发射火箭，要四平八稳，有完备的发射塔架系统，以及经过精确测算的起飞位置、飞行轨道，而月球表面并不具备这些条件，需要探测器“自力更生”，对起飞轨道设计、监测控制等有很高要求。

回家之前，嫦娥五号探测器的上升器与轨返组合体（轨道器、返回器）需要在38万公里外的月球轨道上，相对速度为零的状态下，进行无人交会对接，整个过程需要在21秒内完成，相对位置误差不能超过5厘米。加上月球轨道没有卫星导航服务，要克服月球引力影响，难度空前。

科学家们为此研制了“抱爪式”对接机构，其重量轻、结构简单、对接精度高，好像航天器长出了“手”，两边同时用力，就能成功“牵手”。完成对接后，为了让上升器中的样本转移到返回器中，科研人员设计了“连杆棘爪式”转移机构，好像传送带一样，将容器单方向传递到返回器中，实现了对接和自动转移功能一体化，这个设计理念是世界首创。研究团队先后进行了661次对接测试、518次样本转移测试，以保证万无一失。

返回地球，则是“难中之难”。嫦娥五号的返回舱是以每秒11千米的超高速度进入大气层，而一般卫星、宇宙飞船的返回速度约每秒7.9千米。这意味着，嫦娥返回舱再入大气层时产生的热量会提高8-9倍，很容易被烧毁。因此，中国于2014年发射了一个名为“小飞哥”的飞行器，模拟了嫦娥五号返回舱返回地球的情况，成功突破航天器超高速再入返回的关键技术。

嫦娥五号“奔月”，标志中国探月工程环绕探测、落月探测和采样返回探测（绕、落、回）三步走战略圆满收官。国家航天局探月与航天工程中心副主任裴照宇表示，嫦娥五号既是收官之作，也是中国未来月球探测的奠基之作，是中国航天技术的一次重大跨越，将为中国未来进行载人登月和深空探测积累重要的人才、技术、物质基础。

（文章来源：当代中国，特别鸣谢。原文有删改。）