嫦娥五号的48小时：详解38万公里外的“神操作”

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2020-12-04 21:34:56 新京报

（记者倪伟）自从12月1日23时11分嫦娥五号着陆月球表面，之后每个深夜，都传来新的消息。钻取完成、采样结束、点火起飞、返回轨道……一系列操作按计划顺利进行。

每一步都是中国航天领域的首次尝试。虽然在地球上经过成千上万次试验，但由于月表复杂、极端的环境，以及测控、导航的“鞭长莫及”，很多关键动作只能依靠探测器自主决策，每一步都蕴含着风险。

从12月1日到3日深夜，这48小时里，38万公里之外的嫦娥五号到底进行了哪些“神操作”？地面上的科研人员又实现了哪些突破？

嫦娥五号的48小时：详解38万公里外的“神操作”

嫦娥五号着陆器和上升器组合体着陆后全景相机拍摄的环拍成像。国家航天局供图

月面采样“采得多”：

一次采集量为苏联20倍，“金刚钻”用上“人工智能”

12月1日23时11分着陆后，嫦娥五号开始了为期2天的月面工作，实际采集样本时间为19小时。整个嫦娥五号任务中，最核心关键的操作，就是自动采样和封装。能带回多少样品，能否保持样品无污染、高质量，全在此一举。

首次月面采样困难不少，需要考虑探测器的测控、光照条件、电源、热控等各种约束。着陆后不能移动，钻取采样装置正下方的地面是松软的土壤，还是坚硬的岩石，登陆前不能确定。

航天科技集团五院设计师为嫦娥五号设计了两种“挖土”模式：钻取和表取。钻取是利用钻头钻进月表2米深处，采集深层样品；表取是在降落点附近月球表面多点采样，采集月表样品。

据钻取系统研制单位航天科技集团五院529厂介绍，采样机构的钻头，是从16种设计方案中选中的，具备对8级硬度岩石的钻进能力。针对不同颗粒度月壤，会采取切削、拨、挤、排等不同操作。

嫦娥五号的48小时：详解38万公里外的“神操作”

嫦娥五号在月球表面自动采样。国家航天局供图

钻取系统也有“人工智能”的帮助。在地球上，已经进行了上千次试验，形成不同工况的钻取参数数据库。数据库支撑月表工作决策，钻头在月表之下遇到不同工况，钻取系统可以在“回转”“冲击”和“回转+冲击”三种模式中自由切换，适应复杂的情形。

嫦娥五号带回的样品重量，被设定为2千克，这是依据探测器运载能力等因素综合考虑的。中国科学院国家天文台研究员郑永春认为，实际上，2千克月球样品不仅不少，可以称得上很多了。

同样以无人采样返回的方式，苏联曾成功开展过三次月球任务，一共带回300多克样品，平均一次带回的量仅为嫦娥五号的1/20左右。美国采集的样品很多，一共381.7千克，是通过6次载人登月任务由航天员手动“搬”回来的。

郑永春表示，从科研需求角度来看，2千克样品已足够支撑科学研究。随着科技的进步，科学家希望得到的不是某一区域的更多样品，而是在月球多个区域的取样。

此次嫦娥五号采样的地点，正是此前人类探测器从未到过的区域，有望为月球火山、地质活动演化带来新的研究成果。

嫦娥五号的48小时：详解38万公里外的“神操作”

嫦娥五号上升器点火起飞瞬间。供图/国家航天局

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