相信近期大家還沉浸在嫦娥五號發(fā)射和返回的喜訊里，在視頻里聽到一連串的“跟蹤正常，遙控信號正常”，這就是最大的欣慰，因為嫦娥五號的發(fā)射、著陸、取樣和返回每個動作都牽動著國人的心！北京時間12月1日23時11分，嫦娥五號探測器成功著陸在月球正面西經(jīng)51.8度、北緯43.1度附近的預選著陸區(qū)，這一消息真的讓很多人徹夜難眠，這款“挖土版”的嫦娥，確實將給國人帶來不一樣的視覺體驗。
嫦娥五號登陸的地區(qū)是預選的呂姆克火山山麓，這是嫦娥探月工程的最后一步中的一個環(huán)節(jié)——“回”，不僅僅是回，而且還要帶回月球上的土壤或巖石樣品，而嫦娥五號要完成的則是“回”的動作，這次回來將帶回月球的巖石和土壤等月球上的樣品。我們都知道，此前的探月工程中，嫦娥一號和二號完成的是繞月動作，嫦娥三號和四號是落月動作。
12月3日23時10分，嫦娥五號上升器3000N發(fā)動機工作，成功將攜帶樣品的上升器送入到近月點環(huán)月軌道，這也標志著我國首次實現(xiàn)地外天體起飛，是一個里程碑！
當然，這次的地外天體起飛還要一個特殊的過程，我國的國旗在月亮上升起了，真的是熱淚盈眶的一刻！點火起飛前，在著陸組合體上實現(xiàn)月面國旗展開，隨后就是上升器、著陸器的解鎖分離。五星紅旗在38萬公里以外的月球上“升起”了，這是多么自豪的一件事?。〔贿^，最近在網(wǎng)上看到很多人很好奇，月球上沒有火箭，嫦娥五號是怎么返回地球的呢？
嫦娥五號如何在月面起飛
嫦娥五號的主要目的就是為了取樣，取樣完成以后需要經(jīng)過幾道程序，而且都是實現(xiàn)的無人對接，難度還是相當大的。首先就是在著陸器上進行月面的起飛，月球表面引力只有地球表面的六分之一，而且月球并沒有大氣層，所以沒有空氣阻力的影響，所以在月球表面發(fā)射探測器需要的推力就很小，月球上的第一宇宙速度只有1.7公里/秒，對起飛火箭的推力要求比較低。并且還要上升到距離月球表面200公里高度與軌道器完成空中的對接！
這個時候的嫦娥五號的著陸器則充當了臨時的發(fā)射臺，但著陸器”下方有一個緩沖裝置，它不是剛性的，再加上月球表面的地形問題，因此我們就不能精確地預判“上升器”在升空時的角度。
對接完后有一個步驟是非常關(guān)鍵的，那就是交接樣品，對接后在環(huán)月軌道上要從上升器上將月球土壤樣品轉(zhuǎn)移到返回器上。樣品轉(zhuǎn)移成功后，上升器和軌道器分離，最后上升器會被拋棄在月球軌道上，這個時候軌道器開始啟動發(fā)動機并加速將返回器帶離月球軌道，達到2.4公里每秒的速度就開始離開月球軌道，真正踏上返回之旅！
經(jīng)過了幾十萬公里的“長途跋涉”后，返回器開始進入環(huán)地球軌道，但是這次并不是繞地球轉(zhuǎn)幾圈后擇機降落，而是直接進入大氣層的軌道，需要達到第二宇宙速度，也就是11.2公里每秒的速度。很多人可能不理解，離開月球軌道的速度是2.4公里每秒，而這里就要變成11.2公里每秒，因為只有這樣才能進入到環(huán)地大氣層軌道。
所以月面的起飛和地球發(fā)射是不一樣，受探測器軌道設(shè)計、功率平衡、測控鏈路、地月環(huán)境差異等因素的影響，上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平臺姿態(tài)不確定、發(fā)動機羽流導流空間受限等問題；另外由于月球上沒有導航星座，上升器起飛后，需在地面測控輔助下，借助自身攜帶的特殊敏感器實現(xiàn)自主定位、定姿。起飛上升均需探測器自主完成，整個過程需要精準控制姿態(tài)。這對于測控系統(tǒng)要求極高，任務過程均不可逆，期間出現(xiàn)異常地面是沒有任何辦法能夠補救處理，這就像當年三哥探月的"硬著陸"一樣，無法做任何的處理！
嫦娥五號月面起飛后是如何回到地球的
有人會講，既然已經(jīng)起飛了，為什么不在這個逃逸月球的速度上直接飛回地球呢？這也來做一下說明。首先是航天器結(jié)構(gòu)的問題，而且上升到月球軌道的推力是已經(jīng)計算好的，直接返回的方式無疑增加了航航天器的重量，占用了不少的運力。
在返回器速到達到2.4公里每秒的時候就開始從月球軌道上逃逸進入地球的軌道，這里從跡象上來看是一個大的橢圓形軌道，也可以稱作是彈跳返回。而這里的近地點在中國的內(nèi)蒙古上空，遠地點則在月球的軌道附近。如果沒有進入大氣層的話，返回器就會繞地球轉(zhuǎn)一圈后又回到了逃逸月球的位置，而因為公轉(zhuǎn)的原因，月球已經(jīng)不在原來的位置了，但是返回器回到近地點的速度依然是可以逃離地球的。
根據(jù)美國展示的相關(guān)資料，當年阿波羅號飛船也是采用了相同的方法，它也是由四部分組成，服務艙、指令艙以及登月艙的上升段和下降段。在飛船到達月球軌道之后，登月艙會跟指令艙/服務艙分離。一名宇航員會駐留在指令艙/服務艙內(nèi)繞著月球軌道飛行，另外兩名宇航員則會乘坐登月艙著陸月球，在完成了任務之后， 登月艙底部的下降段變成了一個臨時發(fā)射臺，宇航員隨后就進入到登月艙的上升級中，上升級就把宇航員帶離月球。這和嫦娥五號的方式是一樣的！
當然，前面講的都是起飛，最后一步其實就是著陸地球，嫦娥五號返回采用的是水漂彈道返回的方式，在經(jīng)過第一次減速以后，再彈回太空降溫，然后開始加速降落，到了一定的高度后打開降落傘，隨后就徐徐降落在我國的內(nèi)蒙古境內(nèi)。
寫在最后
這次的發(fā)射和返回，標志著中國成為第三個掌握相關(guān)技術(shù)的國家，這是中國航天事業(yè)上的一個重要的里程碑！其復雜性的話可想而知的，但是嫦娥不負眾望，將來將是中國建立月球科研基地的樣板！相信，中國航天必將走向宇宙的更深處！
科學視野，不同見解，評論點贊，腰纏萬貫！
