嫦娥五號(hào)探測(cè)器任務(wù)技術(shù)難點(diǎn)主要表現(xiàn)在軌道設(shè)計(jì)、月面采樣封裝、月面起飛上升、月球軌道交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移、月地入射、地球大氣高速再入返回等六個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。飛行程序非常復(fù)雜，技術(shù)性能要求嚴(yán)格。諸多難點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，給航天科技集團(tuán)五院的研制團(tuán)隊(duì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。
關(guān)鍵一：軌道設(shè)計(jì)復(fù)雜
嫦娥五號(hào)探測(cè)器飛行階段多，各階段軌道方案耦合緊密，軌道設(shè)計(jì)受到測(cè)控、運(yùn)載和著陸場(chǎng)的限制，約束條件多，各飛行階段軌道在控制和測(cè)定軌精度能力有限的情況下，匹配精度要求高；飛行過(guò)程還涉及月球軌道交會(huì)對(duì)接、月地轉(zhuǎn)移等新的飛行階段，飛行過(guò)程復(fù)雜，軌道設(shè)計(jì)難度大；同時(shí)，軌道設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)采樣點(diǎn)選擇及熱控、供配電等分系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)有直接的影響。在標(biāo)稱軌道設(shè)計(jì)方案的同時(shí)，還需要在推進(jìn)劑資源受限的情況下，制定各種故障預(yù)案，對(duì)軌道設(shè)計(jì)是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)。
關(guān)鍵二：月面采樣封裝技術(shù)新
采樣封裝是”嫦娥五號(hào)”月球無(wú)人采樣返回任務(wù)的核心環(huán)節(jié)之一。月面采樣封裝任務(wù)采用表鉆結(jié)合，多點(diǎn)采樣的方式，采樣裝置為全新研制，技術(shù)新、難度大，需要考慮飛行任務(wù)以及探測(cè)器的測(cè)控、光照條件、電源、熱控等各種約束；采樣期間面臨月面高溫的工作環(huán)境；同時(shí)采樣任務(wù)時(shí)序緊張、機(jī)構(gòu)動(dòng)作多、不確定因素多。
關(guān)鍵三：月面起飛上升驗(yàn)證難
上升器基于著陸平臺(tái)的月面起飛需解決月面起飛初始基準(zhǔn)與起飛平臺(tái)姿態(tài)不確定、發(fā)動(dòng)機(jī)羽流導(dǎo)流空間受限、地月環(huán)境差異帶來(lái)的驗(yàn)證技術(shù)難度大等問(wèn)題。由上升器、著陸器和月面構(gòu)成的月面起飛系統(tǒng)，其初始狀態(tài)源自著陸上升組合體著陸月面的場(chǎng)坪條件、著陸的姿態(tài)和方位等條件，月面起飛初始條件無(wú)法像運(yùn)載火箭一樣在地面發(fā)射前由地面人員完成測(cè)調(diào)和確認(rèn)，而必須依靠自主定位定姿方法確定起飛的初始狀態(tài)。面對(duì)傾斜發(fā)射的技術(shù)難題，需要明確起飛穩(wěn)定性的各項(xiàng)因素及其耦合的影響，依靠精確的定姿能力完成空中對(duì)準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)精確入軌。需要通過(guò)大量的地面仿真和試驗(yàn)對(duì)起飛上升發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展驗(yàn)證，但月面環(huán)境的特殊性，低重力、高真空等環(huán)境模擬使得地面驗(yàn)證較為困難。
關(guān)鍵四：月球軌道交會(huì)對(duì)接與樣品轉(zhuǎn)移自主要求高
與近地軌道交會(huì)對(duì)接不同，”嫦娥五號(hào)”月球軌道交會(huì)對(duì)接任務(wù)采用停靠抓捕式交會(huì)對(duì)接，且無(wú)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)支持，對(duì)接和樣品轉(zhuǎn)移過(guò)程自主性要求高。需要在考慮探測(cè)器的測(cè)控、光照條件、姿軌控、電源、熱控等各種約束條件下完成交會(huì)對(duì)接飛行方案設(shè)計(jì)；同時(shí)，月球交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，地面測(cè)控支持能力受限，受到對(duì)接機(jī)構(gòu)大小的限制，對(duì)接精度的要求較高。
關(guān)鍵五：月地入射精度要求高
月地入射的主要目的是通過(guò)月球軌道上的軌道機(jī)動(dòng)，使軌返組合體進(jìn)入月地轉(zhuǎn)移軌道，由于月地關(guān)系的不斷變化，月地入射窗口及入射點(diǎn)位置均受到嚴(yán)格約束，為理論上的零窗口；同時(shí)，月地入射的精度在一定程度上決定了返回器再入點(diǎn)精度，影響返回器的安全著陸，控制精度要求高。
關(guān)鍵六：地球大氣高速再入返回速度高
嫦娥五號(hào)任務(wù)中，最終攜帶樣品以接近第二宇宙速度返回地球的返回器對(duì)任務(wù)的成敗至關(guān)重要。”嫦娥五號(hào)”探測(cè)器再入返回設(shè)計(jì)繼承了飛行試驗(yàn)器的設(shè)計(jì)，任務(wù)的再入航程與飛行試驗(yàn)器基本一致。但裝有月壤的樣品容器重量有一定的不確定性，有可能影響返回器的質(zhì)量特性，對(duì)返回器GNC控制的魯棒性提出了較高的要求。圍繞上述關(guān)鍵核心技術(shù)和諸多難點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，航天科技集團(tuán)五院在充分研究繼承五院低軌道衛(wèi)星、高軌道衛(wèi)星、載人航天交會(huì)對(duì)接、地外天體無(wú)人著陸器與返回等現(xiàn)有航天器研制技術(shù)精華的基礎(chǔ)上，聯(lián)合參研單位集中最強(qiáng)陣容攻克難關(guān)，先后突破了月表采樣任務(wù)所涉及到的20余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和總體設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)、地面試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了方案設(shè)計(jì)步步優(yōu)化，減輕重量克克計(jì)較，多種手段摸清規(guī)律，數(shù)十項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證全方位考核性能，從而確保了”嫦娥五號(hào)”探測(cè)器方案設(shè)計(jì)合理，各項(xiàng)功能性能滿足任務(wù)的要求，研制過(guò)程技術(shù)狀態(tài)和質(zhì)量受控。
鏈接：嫦娥五號(hào)探測(cè)器重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)
回顧三千六百多個(gè)日夜，一個(gè)個(gè)重大的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，一幕幕難忘的重要事件，歷歷在目。
2011年1月，國(guó)務(wù)院正式批復(fù)立項(xiàng)，嫦娥五號(hào)探測(cè)器啟動(dòng)研制工作；
2012年12月，完成探測(cè)器系統(tǒng)方案階段研制總結(jié)評(píng)審，轉(zhuǎn)入初樣研制階段；
2015年12月，完成探測(cè)器系統(tǒng)初樣研制總結(jié)及正樣設(shè)計(jì)評(píng)審，轉(zhuǎn)入正樣研制階段。
2020年7月，探測(cè)器空運(yùn)抵達(dá)發(fā)射場(chǎng)，此后開(kāi)展了將近5個(gè)月的發(fā)射場(chǎng)工作。
2020年11月24日，萬(wàn)眾矚目的嫦娥五號(hào)探測(cè)器一飛沖天，發(fā)射取得圓滿成功。
讓我們期待嫦娥五號(hào)探測(cè)器繼續(xù)后續(xù)精彩旅程，期待榮耀歸來(lái)的那一刻！
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