好消息！嫦娥五号成功在月球着陆，开启为期两天探月取壤工作

2020年12月1日23时，嫦娥5号探测器在月球正面预选着陆区域成功着陆，并返回着陆图像，成为我国第三个成功实现月面软着陆的探测器。登月成功后，着陆器将在地面控制下，正式开始为期约2天的嫦娥五号月面采样工作，预计将采集大约2千克的月球样品。

月球探测器的着陆器、升降器组合实现了月球表面预定区域的软着陆。

经过主动减速、快速调整、悬停避障、缓慢下降等阶段后，着陆器、升器组合物最终平稳地落在月面上。

随后的组合器将启动采样，探测等工作。

四大绝技助“嫦娥”圆满落月

这种落法看似轻巧，却凝聚了科学工作者的智慧。中国航天科技集团五院的专家们，通过对嫦娥五号探测器抓总研制单位的精心设计与技术攻关，确保了“嫦娥”圆满落月。

粗细结合灵活避障

“嫦娥5号”落月和近月着陆的制动一样，只有一次机会，必须一次成功。因为采样后升降器在月面起飞，所以嫦娥5号的降落过程也就是为后续升降器在月面起飞选择“发射场地”的过程。

与之前的嫦娥3号、4号任务相比，嫦娥5号对探测器着陆点的定位精度和平顺性提出了前所未有的要求：着陆区内不能有过高的凸起，不能有过深的凹坑，而且必须有与任务要求相符的坡度。据说，降落月球的过程就是降落着陆，升降器组合在飞行途中寻找降落点，在大约600公里外的15分钟内完成一次全自动降落。

落月过程中动力下降段的示意图。

为达到“定位准确，落得准确”的目的，嫦娥五号探测器采用了五院502研究所研制的“粗精接力避障”技术，该技术已在嫦娥三号和嫦娥四号上成功应用。降落过程中，在502制导导航与控制(GNC)系统(GNC)的指挥下，起降组合体首先以强烈的推力反向制动迅速减速，然后迅速调整姿态并对预定降落区域的地形进行拍照识别，以避免大面积的障碍物，实现“粗避障”；然后组合体飞到离月面近的地方后悬停，并再次对选定区域进行精确拍照，实现“精避障”；随后组合体再斜向下飘向选定的着陆点，在接近起降点正上方，开始垂直下降，到离月面近一点时，发动机停止工作，然后利用起降组合体的起降腿缓冲实现软着陆。

缓冲器腿帮助嫦娥稳定地拥抱月球

下个月的关键是安稳。着陆器、升降器组合式在降落月面时，撞击月面将对载荷产生较大的冲击，必须设计相应的缓冲着陆系统，以保证探测器不会坠落或坠落。那是下个月的技术难题。降落缓冲装置，通俗的说就是一组装置的“腿”。

4条支撑性、支撑性“腿”不能一概而论，它们都是机构分系统团队精心设计，巧手研制出来的。具有完全自主知识产权的“偏置收拢、自压”式着陆缓冲机构，确保了收拢过程的简单性和可扩展性，解决了着陆缓冲和着陆稳定性等诸多问题。

相对于嫦娥三号的着陆缓冲设计，嫦娥五号的着陆缓冲需求因任务难度增加而提高了30%，但机构重量指标下降了5%。对于整个设计部门来说，这是一个不小的难题。面对减轻重量的困难，研发团队反复迭代，每次修改设计，讨论时一旦发现新的减轻重量突破口，便毫不犹豫地再一次颠覆设计，继续修改，最终成功满足设计要求，确保嫦娥5号平稳可靠地与月球拥抱。

天暗闭眼设计，降落防尘

此外，在登陆器、升降器组合式落月过程中，还有两个精巧的设计。尽管表面上看，是着陆器“背上”升降器软着陆到了月面，但实际上，着陆器引导导航与控制系统的工作以及智能自主的指挥过程都是借助“外脑”和“外眼”完成的。这两个“外脑”分别是升降器升降时要使用的“最强脑”中央控制计算机，以及通过“看星星”来确定自身姿态的星敏感器。设计人员根据“升降机全程护送着陆器”的实践提出了一个巧妙的方法，既节省了成本，又减轻了重量。

因为离月面较近时主启动机会激起的月尘污染了星敏感器，从而影响了月面升降器的升降，因此科研人员专门设计了一个盖子，在离月面一定高度时，将星敏感器的镜头盖住，称为“天黑请闭眼”，待月尘散去后再通知星敏感器将盖子打开，这在睁开之间，就被称为“天黑闭眼”，这样，着陆器和上升器组合的升降器就顺利降落在月亮上。

轻量化定向天线畅联地月

《嫦娥5号》的落月牵动了每个人的心。三百八十万公里外的探测器正在经受怎样的考验？一切讯息都必须透过一个小锅，由登陆器、升降器组合而成，随时传送遥测资料。这只“小锅”是一个定向天线，它能将探测器上的数据传送到地面的发射转换器。

将数据从月球传送回地球，通信距离是地面移动通信的数万倍。因此需要采用特殊的对地定向天线来传送数据。五院总体设计科研人员设计的定向天线，包括反射面天线辐射器，双轴驱动机构。双轴驱动机构类似于人的肩关节、肘关节，能使反射天线辐射器灵活地转动，保证“小锅”始终对着地面。另外，该反射面天线采用了极轻量化的设计，与同类天线相比，重量减少了40%以上，既轻巧又可靠。

嫦娥五号完成月球表面自动采样，将珍贵的月壤带回地球，这是对月球成因和演化历史等科学研究的一次收官之战，也是我国航天领域迄今为止最为复杂和困难的任务。

尽管嫦娥5号的核心任务是“采样返回”，但其实质是“绕、落、回”三大任务缺一不可，这是自16年来，整个探月工程启动实施以来的一次系统级检验。

与前次“嫦娥1号”到“嫦娥4号”的月球探测器相比，“嫦娥5号”探测器的结构最为复杂，其总体结构由4个部件组成——上升器、着陆器、返回器和轨道器(如图所示)，而“嫦娥一号”和“嫦娥二号”只是一个轨道器，“嫦娥三号”和“嫦娥四号”也只有一个着陆器和一个巡陆器。

“嫦娥五号”任务在任务操作层面上包括：两次发射即地面发射和月面发射(新)，两次着陆即月面着陆和返回地球着陆(新)，两次封装(新)即月面封装和环月轨道封装，一次环月交会对接(新)，四个全新的重要环节在其中运行，可见整个任务执行的复杂性比以前的探月任务要大得多。