2022年11月8日

第14屆珠海航展如期而至

殲-20、運-20、C919等

(資料圖片僅供參考)

各式大型飛行器驚艷亮相

其質(zhì)量往往達(dá)到數(shù)十噸、甚至上百噸

（請橫屏觀看，珠海航展航拍，攝影師@盤家燦）

▼

與此同時

正在現(xiàn)場展出的

還有一件“不起眼”的展品

它的質(zhì)量僅僅只有0.049克

差不多一粒小麥的重量

但價值卻完全無法估量

因為它是

由我們的嫦娥五號飛越76萬公里

從月亮帶回的一件“快遞”

它就是

月壤

（珠海航展國家航天局展區(qū)正在展出的月壤樣品，攝影師@盤家燦，標(biāo)注@劉志鵬/星球研究所）

▼

就在2年前

歷經(jīng)23天的遠(yuǎn)征

嫦娥五號載著1731克月球樣品

重返地球

是的

1731克

相當(dāng)于10個蘋果的重量

但迄今為止再沒有什么比這

更艱難、更復(fù)雜、更光輝的

“快遞”使命了

（長征五號火箭搭載嫦娥五號探測器發(fā)射升空，形成一道光束直沖云霄，攝影師@郭煜坤）

▼

要知道40年前

美國曾向我們贈送月球樣品

其重量僅為1克

中國科學(xué)家需要研究樣品

卻只能分得其中的0.5克

今天

1731克樣品

已經(jīng)陸續(xù)分配給

國內(nèi)67家科研機構(gòu)進(jìn)行科學(xué)研究

幫助中國科學(xué)家打開全新的星際探索旅程

（國家博物館展出的月球樣品001號，樣品重量為100克，攝影師@張本志）

▼

而在這背后

實則是一場穿越星際的

偉大接力

01

跨越76萬公里的接力

2020年12月17日

內(nèi)蒙古四子王旗

荒無人煙的戈壁上

只有料峭的寒風(fēng)久久回蕩

直到一聲巨響劃破夜空

一個鐘狀的金屬容器

搭乘著巨大的降落傘

回到地表

它渾身黢黑、傷痕累累

仿佛一名出征歸來的英雄

被迅速趕來的人們熱情包圍

（嫦娥五號返回器返回現(xiàn)場，圖片來源@國家航天局）

▼

為了避免“著涼”

人們甚至還為它貼了

滿滿一身暖寶寶

（最高端的設(shè)備，往往只需要最樸素的保暖方式。當(dāng)時內(nèi)蒙古夜間溫度達(dá)到零下三十度，工作人員擔(dān)心返回器內(nèi)剩余推進(jìn)劑凍住后不好排出，便為它貼滿暖寶寶用于暫時保暖，攝影師@李淑姮）

▼

它成功帶回了中國人自行獲取的

1731克月壤

但和它一同出征的“戰(zhàn)友們”

卻再也沒有機會回到地球家鄉(xiāng)

（2020年12月17日，嫦娥五號返回器空運場景，攝影師@崔建平）

▼

其中就包括

負(fù)責(zé)月表采樣的著陸器

完成樣品交接的上升器

負(fù)責(zé)往返運輸?shù)?strong>軌道器

它們和護送月壤回到地表的返回器

一起組成了嫦娥五號

共同接力完成了在地、月之間

往返飛越76萬公里的距離

（嫦娥五號結(jié)構(gòu)示意，制圖@李炎&王申雯/星球研究所）

▼

作為當(dāng)前中國結(jié)構(gòu)最復(fù)雜

體型最大的月球探測器

它高7.2米、重8.2噸

相當(dāng)于近7輛小轎車的重量

而想要把這樣一個龐然大物送入軌道

必須使用中國最強大的火箭

于是

2020年11月24日凌晨4時30分

長征五號運載火箭

在巨大的轟鳴中騰空而起

一場太空接力正式開啟

（長征五號運載火箭拖著明亮的尾焰劃破夜空，攝影師@陳肖&肖海林）

▼

36分鐘后

在距離地表300公里的高空

“長五”和“嫦五”就此揮別

（嫦娥五號與長征五號分離示意，視頻來源@紀(jì)錄片《我們的征途》）

▼

而嫦娥五號將繼續(xù)它的旅途

經(jīng)過5天晝夜不停的飛行

長途跋涉38萬公里

最終抵達(dá)月球上空

成為一顆繞月飛行的衛(wèi)星

隨后

這支遠(yuǎn)征隊兵分兩路

其中一路是

月表采樣隊

由著陸器和上升器組成

它們在2次減速降軌后

下降到距離月表15公里的上空

緊接著

29臺發(fā)動機

有序啟動、調(diào)整姿態(tài)、減速下降

7臺著陸敏感器

實時拍攝、計算分析、避開障礙

能否成功著陸

勝敗在此一舉

（嫦娥五號著陸過程場景示意，制圖@李炎&王申雯/星球研究所）

▼

終于

14分鐘后

著陸器成功落月！

盡管此時

它的周圍一片沉寂

但38萬公里外的地球上

人們早已歡呼雀躍、激動不已

（嫦娥五號返回器成功降落內(nèi)蒙古四子王旗時，指揮大廳內(nèi)眾人鼓掌的畫面，非嫦娥五號著陸月球時現(xiàn)場畫面，此處僅作示意，攝影師@張高翔）

▼

然而

著陸器的使命并未結(jié)束

經(jīng)過短暫的檢測和休整后

它便立刻揮舞著鉆頭和鏟子

雙管齊下

先用鉆頭深入月面之下鉆取深層樣品

再用鏟子在月面之上鏟取表面樣品

經(jīng)過19個小時的取樣

珍貴的月壤便被盡數(shù)封裝于樣品容器中

（嫦娥五號著陸器采樣示意，制圖@李炎&王申雯/星球研究所）

▼

而在這之后

它將把任務(wù)交給下一位隊員

上升器

自己則永遠(yuǎn)留在了月表之上

繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)探測

這枚上升器

將帶著月球樣品離開月表

但此刻它卻并未立即起飛

而是在靜靜等待

直到十多個小時后

由軌道器和返回器組成的

太空運輸隊

經(jīng)過它的上方

上升器立即點火、一飛沖天

（嫦娥五號上升器月面起飛示意，制圖@王申雯&李炎/星球研究所）

▼

它們一大一小、一前一后、一追一趕

距離也從50公里變成100米

50米

10米

5米

0.5米

就在彼此靠近的一刻

后方的“太空運輸隊”

張開“手臂”牢牢抓住上升器

并將樣品攬入自己的“懷抱”

（嫦娥五號交會對接示意，素材來源@國家航天局，標(biāo)注@王申雯/星球研究所）

▼

隨后

這支太空運輸隊

將帶著月壤再次飛越38萬公里

回到地球家園

而完成使命的上升器

則將目送它們的背影

墜毀月球、銷聲匿跡

但它們來不及悲傷

5天后

太空運輸隊來到

距離地表5000公里的高空

軌道器的使命也隨之結(jié)束

整個任務(wù)的最后一棒

將交由返回器獨自完成

（嫦娥五號軌道器與返回器分離示意，視頻來源@紀(jì)錄片《飛向月球》第二季）

▼

可是

當(dāng)返回器到達(dá)

距地表120公里的大氣層邊緣時

飛行速度高達(dá)10.6km/s

如果直接一頭扎進(jìn)大氣層

將產(chǎn)生超過2000℃的高溫

極易損壞結(jié)構(gòu)、功虧一簣

因此

在科學(xué)家的設(shè)計下

這枚返回器

通過一種“打水漂”的方式

兩次進(jìn)入大氣層

從而將速度降低到可控范圍

（嫦娥五號返回器再入返回示意，制圖@王申雯&李炎/星球研究所）

▼

最后

文章開頭的一幕上演

歷時23天、飛越76萬公里

這支月球遠(yuǎn)征隊

在全世界面前上演了一場

中國航天史上最精彩的星際接力

（請橫屏觀看，嫦娥五號11個飛行階段示意，制圖@王申雯&李炎/星球研究所）

▼

但這次成功并非偶然

因為從更廣闊的維度上看

這場星際接力

已經(jīng)持續(xù)了17年之久

02

穿越17年的接力

時間回到2003年

當(dāng)?shù)谝晃恢袊教靻T楊利偉

在全國人民的關(guān)注下

成功進(jìn)入太空時

中國的月球探測

仍處在近10年的漫長論證中

尚未邁出第一步

直到2004年

“嫦娥工程”終于問世

（嫦娥五號探測器與長征五號火箭組裝現(xiàn)場，畫面中央的中國探月標(biāo)志意為“月亮之上”，以中國書法的筆觸勾勒出一輪圓月，一雙腳印踏在其上，象征著月球探索工程的終極夢想，攝影師@史嘯）

▼

然而彼時的世界

在經(jīng)歷了一場轟轟烈烈的太空競賽后

奔向月球的探測器已超過100顆

美國更是早在1969年

便實現(xiàn)了首次載人登月

（人類探月形勢匯總，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

反觀當(dāng)時的中國

我們沒有足夠強大的火箭

最遠(yuǎn)的衛(wèi)星

距離地表約3.6萬公里

僅僅只有地月平均距離的1/10

（長征三號甲運載火箭，當(dāng)時已多次成功將人造地球衛(wèi)星送入高度約為3.6萬公里的地球同步軌道，被譽為“金牌火箭”，但從未發(fā)射過月球探測衛(wèi)星，圖片來源@人民視覺）

▼

我們沒有完善的測控網(wǎng)絡(luò)

若無法精準(zhǔn)控制衛(wèi)星飛行

便會“失之毫厘，謬以千里”

（遠(yuǎn)望三號測量船，當(dāng)時我國建成了以西安衛(wèi)星測控中心為中樞，以10多個固定站臺、活動測控站和遠(yuǎn)望號測量船為骨干的航天測控網(wǎng)，但主要用于各類地球衛(wèi)星及載人航天的測控，大部分距地面不超過4.2萬公里，而月球衛(wèi)星距地面最遠(yuǎn)可達(dá)44萬公里，是地球同步軌道衛(wèi)星地面距離的10倍以上，圖片來源@中國衛(wèi)星海上測控部）

▼

我們甚至還沒有

專門設(shè)計的月球探測器

一切幾乎從零起步的中國

要如何才能飛躍地月之間的

38萬公里呢？

①

飛！飛越！

沒有足夠強大的火箭

科學(xué)家們便設(shè)計了一條

獨特的探月軌道

即

先用火箭將衛(wèi)星送至較低軌道

再找準(zhǔn)時機讓衛(wèi)星多次加速

便能像“甩鏈球”一樣

讓衛(wèi)星逃離地球引力

向月球飛去

等到被月球引力捕獲后

再利用發(fā)動機減速下降

直至到達(dá)預(yù)定軌道

（嫦娥一號軌道示意，制圖@劉志鵬/星球研究所）

▼

沒有完善的測控網(wǎng)絡(luò)

我們便引入原本用于天文觀測的

射電望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)

聯(lián)合實現(xiàn)38萬公里外的月球測控

（北京密云50m口徑射電望遠(yuǎn)鏡與流星同框，此望遠(yuǎn)鏡是為了完成繞月探測任務(wù)新建，是當(dāng)時國內(nèi)口徑最大的天線系統(tǒng)，攝影師@孫業(yè)林）

▼

沒有專門的月球探測器

我們就在地球衛(wèi)星東方紅三號的基礎(chǔ)上

改造出嫦娥一號

讓它不僅能在

超低溫、高輻射的太空環(huán)境中

完成長途飛行

還能利用一眾科學(xué)探測儀器

對月球進(jìn)行觀測

（嫦娥一號全月球影像圖，分辨率為120米，是當(dāng)時世界上已公布的最為清晰、完整的全月圖，攝影師@嫦娥一號，制圖@陳志浩&王申雯/星球研究所）

▼

就這樣

經(jīng)過3年多的籌備

2007年11月5日

嫦娥一號從地球出發(fā)12天后

不負(fù)眾望地成功抵達(dá)月球

成為中國第一顆繞月衛(wèi)星

（2007年10月24日，長征三號甲發(fā)射“嫦娥一號”探月衛(wèi)星，攝影師@崔建平）

▼

自此

嫦娥時代正式開啟

但這還只是第一步

接下來我們還要實現(xiàn)

月表著陸

②

落！降落！

這是世界上精度最高的

全月球影像圖

它精細(xì)到最小7米的構(gòu)造

依然清晰可見

（7m與120m分辨率全月球影像圖局部對比，攝影師@嫦娥一號&嫦娥二號，制圖@王申雯&陳志浩/星球研究所）

▼

它由746幅月球照片拼接合成

而拍攝這些照片的

就是我們的嫦娥二號

與嫦娥一號的“甩鏈球”不同

得益于火箭運力的提升

和更加精準(zhǔn)的軌道設(shè)計

嫦娥二號能如同“擲標(biāo)槍”一般

從地球直接飛往月球

（嫦娥二號與一號軌道對比示意，制圖@劉志鵬/星球研究所）

▼

但拍攝全月圖

卻并非它最重要的使命

在抵達(dá)月球后

嫦娥二號還將繼續(xù)剎車減速

直至月表上空15公里的高度

如此接近月球

為的是盡一切可能

將一片名為“虹灣”的地方

盡收眼底

因為這里就是

嫦娥三號預(yù)定著陸的區(qū)域

（嫦娥三號著陸區(qū)域示意，其著陸點位于月球虹灣地區(qū)。2015年10月5日，國際天文學(xué)聯(lián)合會（IAU）批準(zhǔn)將嫦娥三號探測器著陸點周邊區(qū)域命名為“廣寒宮”，附近三個撞擊坑分別命名為“紫微”、“太微”、“天市”，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

探路完成的嫦娥二號

頭也不回地飛離月球

但它傳回的信息

讓真正肩負(fù)降落使命的嫦娥三號

順利踏上了征途

與一號、二號這些“前輩”相比

它已經(jīng)不再是一顆衛(wèi)星

而是由著陸器和月球車

組成的登月機器人

（嫦娥三號結(jié)構(gòu)示意，制圖@李炎&王申雯/星球研究所）

▼

它的飛行軌道也更加高效

僅用2次剎車

便可以到達(dá)虹灣上空

等待著陸月表

（嫦娥三號與二號軌道對比示意，制圖@劉志鵬/星球研究所）

▼

2013年12月14日20時59分52秒

來自地球的著陸指令一經(jīng)下達(dá)

正在繞月飛行的嫦娥三號

便啟動身體下方的發(fā)動機

開始減速下降

距離月表3公里

側(cè)翼發(fā)動機啟動

快速完成姿態(tài)調(diào)整

距離月表2.4公里

全身的敏感器工作

一邊下降、一邊判斷月表形態(tài)

躲避大型障礙物

距離月表100米

發(fā)動機反推抵消重力

令探測器懸停16秒

而就在這短暫的16秒里

探測器必須精確檢測障礙物

尋找出平坦的著陸點

隨后繼續(xù)減速下降并躲避障礙物

直到距離月表3米

探測器關(guān)閉發(fā)動機

自由落體

4條可伸縮的著陸腿

穩(wěn)穩(wěn)落在月球表面

這一刻

中國成為了

世界上第三個

自主實現(xiàn)月球軟著陸的國家

（嫦娥三號著陸月面過程示意，制圖@劉志鵬&李炎/星球研究所）

▼

而除了著陸以外

嫦娥三號還將“玉兔”

“帶回”了月球

這是一輛能在月表巡視的月球車

盡管它在前進(jìn)了100多米后

就因復(fù)雜的月面環(huán)境影響

無法再繼續(xù)移動

但它卻依然頑強地

在月表上工作了972天

遠(yuǎn)超預(yù)期服役的3個月

（嫦娥三號探測器釋放的月球車“玉兔號”，攝影師@嫦娥三號著陸器，圖片來源@國家航天局）

▼

最終

在2016年7月的最后一個夜晚

超額完成任務(wù)的玉兔號

停止了工作

這只“看過最多星星的兔子”

和人類做了最后的道別

隨即進(jìn)入了無盡的沉睡

（“月球車玉兔”的微博永遠(yuǎn)停在了2016年7月31日，但直到6年后的今天，卻仍有很多網(wǎng)友每天在這條微博下留言，底圖來源@POCKN，制圖@王申雯/星球研究所）

▼

不過

探索的腳步并未停止

第二只兔子即將出發(fā)

繼續(xù)完成未盡的夢想

③

進(jìn)！前進(jìn)！

接過使命的

便是玉兔二號

截至2022年7月5日

它已在月球上行進(jìn)了

1239.88米

更重要的是

它與搭載它的嫦娥四號

不僅彌補了玉兔號的遺憾

還實現(xiàn)了人類歷史上

首次月球背面探測

（月球探測器著陸點分布，制圖@陳志浩&王申雯/星球研究所）

▼

為何月背探測如此艱難？

這是因為在“潮汐鎖定”的作用下

月球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期一致

只有“正面”能朝向地球

這意味著

地球上的人們

永遠(yuǎn)無法看到月球的“背面”

也無法與背面的探測器進(jìn)行通信

（潮汐鎖定示意，兩個天體間的引力相互作用導(dǎo)致天體的旋轉(zhuǎn)速度變慢，一個天體總是同一面朝向另一天體的情況，制圖@鄭伯容&王申雯/星球研究所）

▼

為了突破這一難題

中國的科學(xué)家們

在地球和月背之間

架起了一座星際橋梁

鵲橋號中繼衛(wèi)星登場

它運行在一個特殊的軌道上

不僅能同時連接月背和地球

所需的能耗也極少

（鵲橋號中繼衛(wèi)星原理示意，制圖@劉志鵬&李炎/星球研究所）

▼

在它的加持下

2019年1月3日

嫦娥四號順利著陸

將人類的足跡擴展到了

遙遠(yuǎn)神秘的月球背面

而不到兩年后

嫦娥五號的往返成功

標(biāo)志著中國探月五戰(zhàn)五捷

“繞月、落月、返回”

均已完成

一場持續(xù)17年的漫長接力

落下帷幕

但這

就是故事的全部了嗎？

03

“看不見”的接力

時間回到2017年7月2號

海南文昌的淇水灣海灘上

匯聚了來自天南海北的游客

所有人都在等待

等待著夜幕降臨后的一場火箭發(fā)射

19時23分23秒

長征五號遙二火箭

成功點火、騰空而起

但僅僅346秒后

火箭卻突然偏離航線、失去控制

隨后一頭墜入太平洋中

星箭俱毀

（2017年7月2日，人群觀看長征五號遙二火箭發(fā)射，攝影師@陳肖&肖海林）

▼

首發(fā)成功的長征五號

在第二次發(fā)射時遭遇失利

這讓一路前進(jìn)的嫦娥工程

也突然按下了暫停鍵

原本打算在同年11月出征的嫦娥五號

只能等待“胖五”再次準(zhǔn)備就緒

而這一等就是三年

（2020年11月24日，嫦娥五號任務(wù)發(fā)射前的長征五號，由于尺寸碩大，人送外號“胖五”，攝影師@陳肖&肖海林）

▼

但這就是航天

它從來都是一項系統(tǒng)工程

“嫦娥奔月”也不例外

而在這背后

我們不僅需要一套

運載火箭系統(tǒng)

還需要

組裝、測試、發(fā)射火箭的

發(fā)射場系統(tǒng)

（海南文昌航天發(fā)射場中長征五號火箭垂直轉(zhuǎn)運畫面，攝影師@宿東）

▼

研發(fā)、制作、調(diào)試

探測器平臺和科學(xué)儀器、設(shè)備的

月球探測器系統(tǒng)

時刻測量、控制探測器

并及時處理數(shù)據(jù)信息的

測控系統(tǒng)和地面應(yīng)用系統(tǒng)

共計五大系統(tǒng)的輪番接力

（請橫屏觀看，嫦娥五號測控系統(tǒng)分布，制圖@陳志浩&王申雯/星球研究所）

▼

而在這項系統(tǒng)工程的背后

我們更需要

一代又一代人的接力

回想2004年

嫦娥工程立項之時

64歲的總指揮欒恩杰

69歲的首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)

75歲的總設(shè)計師孫家棟

共同扛起了

嫦娥一號的使命

（2007年11月5日，嫦娥一號成功繞月后，歐陽自遠(yuǎn)與孫家棟相擁而泣，旁邊兩位白發(fā)老人分別是欒恩杰和時任探月工程副總設(shè)計師的龍樂豪，素材來源@紀(jì)錄片《我們的征途》）

▼

而那一年

畢業(yè)10年的張熇[hè]

剛剛投身嫦娥三號的初期研究

一名叫做周承鈺的貴州女孩

還不滿10歲

后來

嫦娥四號成功降落在月球背面

作為任務(wù)執(zhí)行總監(jiān)的張熇

忍不住潸然淚下

這一年她49歲

（2019年1月3日，嫦娥四號成功落月后，74歲的嫦娥一號衛(wèi)星總設(shè)計師兼總指揮葉培建院士[左一]與嫦娥四號探測器項目執(zhí)行總監(jiān)張熇[左二]，兩代“嫦娥人”的手，緊緊地握在了一起，攝影師@新華社記者 金立旺）

▼

再后來

嫦娥五號成功發(fā)射

作為文昌發(fā)射場第一位女指揮員

貴州女孩周承鈺

不過剛剛24歲

（2020年11月，周承鈺參加嫦娥五號發(fā)射任務(wù)，她年紀(jì)雖小，卻被同事們親切地稱為“大姐”，攝影師@都鑫鑫）

▼

而在嫦娥五號歸來時

寒夜中等待的還有一位老人

那是已屆80歲高齡的欒恩杰

他曾親自將嫦娥送上征途

時隔13年

他又親自接嫦娥“回家”

（2020年12月，80歲高齡的中國工程院院士、探月工程總指揮欒恩杰堅持前往內(nèi)蒙古四子王旗接嫦娥五號回家，攝影師@萬珂）

▼

今天

當(dāng)我們仰望月亮

也許并無法看見

嫦娥一號撞月的殘骸

玉兔一號最后的足跡

也無法看到

玉兔二號仍在工作的身影

（2022年11月8日，人們在上海臨港欣賞月全食，圖中為月全食的初虧階段，攝影師@李俊杰）

▼

但我們知道

正是這場偉大的接力

讓我們仰望了千年的月亮上

從此有了廣寒宮

從此有了嫦娥石

也讓我們千百年來的疑問

從此有了回答

（上文中的“嫦娥石”指2022年中秋節(jié)前夕，官方發(fā)布中國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)月球上的新礦物并命名為“嫦娥石”，下圖為北京萬春亭與月食同框，攝影師@張喬，標(biāo)注@王申雯/星球研究所）

▼

而未來

這場接力仍將繼續(xù)下去

我們的嫦娥六號、七號、八號……

將會接過這份使命再次出征

直至實現(xiàn)載人登月

直至建起月球科研站

直至讓月球真正成為

人類深空探測甚至星際航行的

第一站

最終

我們將一點一點抵達(dá)

抵達(dá)月球

抵達(dá)火星

抵達(dá)小行星

抵達(dá)木星

抵達(dá)太陽系邊際

直至到達(dá)更深、更遠(yuǎn)

無限深、無限遠(yuǎn)的

宇宙

（嫦娥工程時間線圖，制圖@劉志鵬/星球研究所）

▼

本文創(chuàng)作團隊

-星球研究所-

策劃：楨公子

撰文：素描

設(shè)計：王申雯&劉志鵬

圖片：感恩的心 地圖：陳志浩

模型：李炎 審校：李鳳梨&鄭藝

-國家航天局新聞宣傳中心-

策劃：萬珂 王舒穎

資料：張未 吳珊 張高翔

專家審核

國家航天局探月與航天工程中心 王瓊 研究員

國家航天局探月與航天工程中心 石萌 工程師

【致謝】本文的圖片內(nèi)容得到了“國家航天局探月與航天工程中心”和“我們的太空”的大力支持，特此感謝。

【主要參考文獻(xiàn)】

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標(biāo)簽： 嫦娥一號 嫦娥三號 國家航天局