嫦娥五号是中国探月工程“三步走”收关的最后一步，却也面临着许多技术难点。例如其中的承力球冠技术，46kg的球冠上有3吨的推进剂箱和推进剂…我国探月工程如何发展？又需要突破哪些关键技术？出品：格致论道讲坛以下内容为中国航天科技集团公司上海航天技术研究院科技委常委张玉花演讲实录：大家好，我是张玉花，来自中国航天科技集团上海航天技术研究院。今天我分享的是《我们的追星逐月之路》。对我来说，12月17日是一个特殊的日子。因为在年的12月17日，中国嫦娥五号成功从月球采样返回，带回克月壤。这是中国首次从地外天体采样返回，同时也将世界探月提升到一个新的高度。▲左：探月一期，我国第一颗环月卫星中：探月二期，实现月面着陆与巡视探测右：探月三期，首次实现地外天地取样返回九天揽月星河阔，十载春秋取样回。中国的无人探月工程不止嫦娥五号，实际分为“绕”“落”“回”三步走策略：有年和年分别完成绕月探测的嫦娥一号和嫦娥二号；有年和年在月球正面巡视探测和月球背面巡视探测的嫦娥三号、嫦娥四号和玉兔一号和玉兔二号；接着就是采样返回的嫦娥五号。▲上海航天局八〇五所嫦娥五号轨道器研制团队从载人航天转向月球探测在进行嫦娥探月研究之前，我曾经做过16年的载人航天，参与了神舟一号到神舟七号的发射任务。年开始参加探月工程后，相继参与了年嫦娥三号发射，年嫦娥四号发射，年嫦娥五号的发射与飞行试验。我还参加了年天问一号的发射。现在，天问一号和祝融号正在火星上执行任务。这不仅是我的航天历程，同时也是中国航天事业从载人到深空大发展的过程，我非常有幸能够参与其中。刚从载人航天调到嫦娥三号研制的时候，对我来说一切都是全新的；对中国人来说，要去月球探测也一切都是全新的。从前我们只有嫦娥奔月的故事，只知道国外的阿波罗载人登月。从组建队伍、搭建实验开始，我和我的同事们一点一点地攻克一个一个的难关。大部分航天研究者都穿着白大褂，工作在实验室或者发射场上，但我们不一样。我们要去月球，就要在月壤上工作。这张图展现的就是行走机构的月尘防护实验。嫦娥三号的每一个设计都是新的，每一步都需要我们来创造。经过6年研制，我们成功在年实现了嫦娥三号月球软着陆和玉兔一号的巡视探测。当我在北京飞控中心看到从天上传回来的玉兔照片，看到它在月面上走出的第一道车辙，心里非常感动——我知道这是真的。这张是玉兔一号的行进轨迹。玉兔一号既是我们的成功，也是我心中的一个痛。因为是第一次巡视探月，我们不太了解月球的温度环境，加上飞控人员也是第一次遥操作，经验不足。所以我们的玉兔一号被石头磕伤、电缆磨破，它的行程终止在.8米。当时为了解决这个问题，在很短的时间内我的嗓子全哑了。年，经过论证，我们计划把玉兔二号和嫦娥四号送到月球背面，这给了我和我的团队一次打翻身仗的机会。所以在-年的研制阶段，我们想尽方法提高设计的可靠性，做了各种各样的试验，最终确保了嫦娥四号的成功。右边这张照片，是我要出征嫦娥四号的时候，院长给我授旗。上面这张是测试人员在基地反反复复测试好嫦娥四号以后，我们给它送行的照片。字母“E”的前排那个个子稍矮的就是我，当时我们都怀着忐忑的心情。▲嫦娥四号——人类首次月球背面软着陆与巡视年1月3日，嫦娥四号顺利地踏上月背的冯卡门撞击坑。到年12月份，它已经完成了第37个月昼的工作，早已成为人类在月面工作时间最长的月球车。前所未有的嫦娥五号说完了嫦娥三号和嫦娥四号，再来说说我心爱的嫦娥五号。嫦娥五号是“三步走”中的收关之战，要实现月球的采样返回。这个技术难点是非常大的：要进行地球向月球的飞行，还要从月球回来。我们航天员绕地球飞行的高度大概是-公里，通讯卫星的绕地轨道大概是3.6万公里，而月球轨道是38万公里，这个是非常远的距离。▲左、中：阿波罗有人对接方案右：苏联直接月球返回方案我们考虑中国将来可能还要载人登月，所以设计了一个跟美国和苏联都不同的技术路线。美国搞载人登月，使用土星五号运载火箭，阿波罗到达月球6次，取回千克的月球样品。俄罗斯搞无人返回，Luna从17-24任务有3次成功，但只取了克的月球样品。▲左：一次发射中：自主对接无人样品转移右：往返穿梭而中国要实现月球轨道交会对接，携带样品再返回。我们要一次从月球采回克月壤，这个进步是非常大的。这些都是为将来的载人登月技术做准备。我们嫦娥五号有“三多、两难、一苛刻”：飞行状态多、器间接口多、工作模式多，技术攻关难、地面验证难以及时间上非常苛刻。整个过程中，我们上海团队主要负责嫦娥五号“四器”里最大的轨道器。▲突破结构与构型轻量化技术轨道器突破的主要关键技术，一个就是号称“鸡蛋壳上挂秤砣”的承力球冠技术。这个球冠只有46千克，但上面的推进剂贮箱和推进剂有3吨。▲突破月球轨道无人自主交会对接与样品转移技术另一个关键技术就是月球轨道无人自主交会对接与样品转移技术。我们国家从神舟八号开始有交会对接，该交会对接机构大概有千克，而我们这次只有33千克左右。我们要在月球轨道实现弱撞击、快速对接、长程转移，这些都是关键难点。▲上：四器分离中：支撑舱分离下：对接舱分离第三个是高精度、高可靠的连接分离技术。我们发射时是四个器，它们要在不同的飞行阶段分离、对接、再返回。还有一个是分布式综合电子技术。因此，整个嫦娥五号的研制过程是非常不容易的，我们经过了7年研制、3年贮存，才能取得了这个成功。为什么有3年的贮存？主要是我们的长征五号在遥二发射时碰到了技术难点，所以需要改进。为了这个我们也花了很多心血，要在地面建造贮存设施，3个月就要测试一次，才最终保证了产品的完好。到了年7月3日，试验队进场。7月10日，探测器由安-运输机空运进场，在基地经过将近天的测试。左边这张照片大概是在11月17日拍摄的，当时我们已经把加注测试完备的探测器和运载火箭的组合体运到发射塔架，人群背后就是待发射的器箭组合体。右边的这张照片是我手下的一个副主任设计师。我们当时应该说有高度的信心，最终也成功完成了这个任务。嫦娥五号的研制实现了“五个首次”，惊艳全国，也可以说是惊艳全球。它的最上端是上升器，首次实现飞行器从月球上起飞；下面是着陆器，与嫦娥三号、嫦娥四号的着陆器有相近性，但这一次它带了表取和钻取机构，首次在月球上取了样品并且封装；内部是重千克的返回器，它要返回地球，把预计2千克的珍贵“土特产”带回地球；再下面是一个重4.2吨的轨道器，它将奔向月球，等上面部分分离后，就会待在月球表面。▲上：样品转移下：对接舱分离上升器起飞后，轨道器再主动追踪，与上升器对接，把对面的样品通过转移机构转移到“肚子”里面。然后掉头，飞到离地球大约公里的地方，给肚子里的返回器分离。把返回器推上回地球的路以后，轨道器再进行拓展任务。目前轨道器仍在天上飞行。中国科学家终于拿到了梦寐以求的月壤样品，正在进行科学分析，并已发布了多篇重要的论文。所以可以说，嫦娥五号的轨道器做了一个可靠的“太空邮差”。我们没有愧对这7年研制，3年贮存的10年磨砺。赶往火星的天问一号完成嫦娥五号任务以后，经常有人说我有五个孩子。这个应该是记者先编出来的，把玉兔一号、玉兔二号、嫦娥五号、天问一号也都算了进来，我自己从没这么说过。但我们航天人确实把每一个产品、每一个探测器都作为自己的孩子一样呵护。现在嫦娥五号返回了，但我的“天问一号”还在漫漫的奔“火”路上。我记得当时在北京，四楼是天问的飞控，二楼是嫦娥的遥控。这张照片就是天问探测器要送出加注的那一刻，我们跟它的合影。这些经历我会永远记得。这张是天问一号发射时的合影，我们每个人穿着红色的队服，手举着手机，背对着镜头。左右滑动
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