嫦娥五号探测器,为嫦娥五号卫星的简称,是负责中国探月三期工程“采样返回”任务的中国首颗地月采样往返卫星。由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成,由于体积庞大,故计划使用中国新一代的重型运载火箭-长征五号发射。2013年12月,有媒体报道称“嫦娥五号”停止研发,权威专家否定这一消息。12月16日,国防科工局正式做出回应,表示嫦娥五号的研制进展顺利,预计在2017年前后完成研制并择机发射。

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    中文名
    嫦娥五号探测器
    外文名
    Chang'e five detector
    主制造商
    中国空间技术研究院
    环绕对象
    月球
    发射地点
    海南文昌卫星发射中心
    所属工程
    嫦娥三期工程“采样返回”
    发射时间
    2019年

    1基本简介

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    嫦娥五号,是负责嫦娥三期工程“采样返回”任务的中国首颗地月采样往返卫星。它将由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。其中着陆器将进行月面软着陆,并自动进行月面采样、样品封装等操作,将样品由着陆器的上升段携带升空进入月球轨道,与环月轨道上的轨道器对接,将样品转移到返回器内部,最后轨道器携带返回器点火机动,从环月轨道直接返回地球,返回器将在再入大气层前分离,最后降落在中国北方的内蒙古草原上。

    从嫦娥五号的复杂设计方案看,嫦娥五号完全就是无人版的阿波罗登月,嫦娥五号预计2019年左右就要使用长征五号火箭发射,嫦娥五号取样返回的复杂性和先进性在已有和正在研制中的深空探测器里是空前的。嫦娥五号可以携带约2千克样本返回地球,这是使用复杂的月球轨道对接设计的结果,之前的苏联Luna 16探测器整体落月,最终取回样品仅有100克。

    2研制进程

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    研发进度

    2012年,媒体报道称,嫦娥五号探测器着陆器的变推力发动机、交会对接微波雷达和激光雷达的研制都在紧张进行中,着陆器上升段和轨道器所使用的3000牛发动机首次整机试车圆满成功,已经转入初样研制阶段。

    嫦娥五号原预计发射时间为2017年(按照嫦娥工程计划2017~2020年发射),预计发射地点为海南文昌航天发射场。

    预计发射时间

    嫦娥五号原预计发射时间为2017年(按照嫦娥工程计划2017~2020年发射),预计发射地点为海南文昌航天发射场。

    嫦娥五号月球探测器预计在2019年发射,采集月球样品并返回地球,全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。

    停止研发的传闻

    2013年12月2日1时30分,嫦娥三号在西昌卫星发射中心发射成功。

    2013年12月6日,媒体援引上海航天技术研究院匿名人士消息称,中国对探月工程,乃至整个航天规划有重大调整,原来进行的载人登月准备工作暂缓。探月计划是“嫦娥三号”达到落月;由于“嫦娥四号”已经投产,也将如期发射,未来将完成模拟载人登月,进行采样,然后返回地球;预计的“嫦娥五号”将停止研发。探月计划告一段落。

    探月工程权威专家否认了上述传闻。工程总设计师吴伟仁在嫦娥三号发射前曾透露,嫦娥五号研制进展顺利,它将由我国新一代大推力火箭长征五号在海南文昌发射。

    嫦娥五号探测器副总指挥张玉花同样表示,嫦娥五号正在加紧研制,官方从未对外宣布取消嫦娥五号发射的消息。

    3发射时间

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    嫦娥五号月球探测器预计在2019年发射,采集月球样品并返回地球,全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。

    4发射地点

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    海南文昌卫星发射场。

    5主要任务

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    嫦娥五号的第一个科学目标是展开着陆点区的形貌探测和地质背景勘测,获取与月球样品相关的现场分析数据,建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系。

    嫦娥五号试验器的任务,就是将轨道器和返回器的组合体送入月球轨道,再让组合体返回地球。组合体在距离地球几千公里的太空中会分离,返回器会按照嫦娥五号将要走的路,回到地球,而轨道器就“不要了”,变为太空垃圾。将组合体送入太空的工作将在西昌完成。

    着陆区探测

    嫦娥五号的第一个科学目标是开展着陆点区的形貌探测和地质背景勘察,获取与月球样品相关的现场分析数据,建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系。主要包括:

    着陆区的地形地貌探测:采样点周围形貌与结构构造特征;撞击坑的形貌、大小与分布等。

    物质成分探测:采样点的物质成分特征;月壤物理特性与结构;月壳浅层的温度梯度探测等。

    月球样品分析

    第二个科学目标是对返回地面的月球样品进行系统、长期的实验室研究,分析月壤与月岩的物理特性与结构构造、矿物与化学组成、微量元素与同位素组成、月球岩石形成与演化过程的同位素年龄测定、宇宙辐射与太阳风离子与月球的相互作用、太空风化过程与环境演化过程等,深化月球成因和演化历史的研究。

    月球采样任务

    嫦娥五号月球探测器预计在2019年发射,采集月球样品并返回地球,全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。

    6携带设备

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    为了完成科学方针,嫦娥五号将搭载多种有用载荷,主要包含下降相机、光学相机、月球矿物光谱阐发仪、月壤气体分析仪、月壤布局探测仪、采样剖面测温仪、岩芯钻探机和机器取样器等。

    嫦娥五号还将带着“四件套”升空,分别是月球着陆探测器、月面巡视器、月面上升器和轨道返回器。

    采样方面,不仅要采获月球表面的月土,还要打孔,从2米底下的月球土层中取出不同深度的材料,拿回地球,因此嫦娥五号上还将携带钻机。

    7功能创新

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    嫦娥五号和嫦娥三号相比其中一个巨大跨越是嫦娥五号由4个器组成,着陆器、上升器、轨道器、返回器,4个器加起来质量很大,全部的所有发射场都已发射不了,必须要到新建的海南发射场发射,还要用新研制的长征五号发射。

    嫦娥三号探测器系统首席科学家、中国科学院叶培建院士介绍,为了解决落点的问题,为了解决载陆角以调整冲击力的问题,这一次并不是直接返回,而是分离进入大气层到60公里时将再跳回到宇宙当中去,再跳回大气层,然后再回来。这是一个很大的创新。

    8进展

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    2014年将发射嫦娥五号的试验器,用于验证飞行器能否从月球轨道顺利返回,并降落在预定的位置。这是2017年实现探月无人采样返回的最重要的试验。

    2014年年发射的试验器,是2017年以前探月工程最后一个太空试验,因为这项试验风险太大,且没法在地面进行模拟。而其余例如在月球表面取样,在地球上起飞等,都通过在地面上做模拟试验的方法来验证可靠性。

    2014年8月10日,执行探月工程三期再入返回飞行试验任务的飞行试验器从北京运抵西昌青山机场,随后转运至西昌卫星发射中心,逐步开展相关测试和试验。

    9发射计划

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    我国嫦娥五号月球探测器目前已完成绝大部分大型试验,由于任务复杂,计划于2017年8月进入发射场,进行多项单器、两器、四器联合测试,为年内的月球采样返回任务做准备。

    嫦娥五号将实现中国开展航天活动以来的四个“首次”:

    首次在月球表面自动采样;首次从月面起飞;首次在38万公里以外的月球轨道上进行无人交会对接;首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

    全国政协十二届五次会议的全国政协委员、中国航天科技集团公司五院月球探测卫星总指挥兼总设计师顾问叶培建表示,嫦娥五号主要包括轨道器、返回器、上升器、着陆器,作为我国目前研制的最为复杂的探测器,它的采样、起飞上升、交会对接等任务环节是此次任务最主要的挑战。

    采样时,尽管地球上的机械手能在模拟月球重力环境的试验条件下做得很好,但真实的月球重力环境与模拟环境也存在误差。机械手在地球上做出的精确动作,在月球上能否重复完成,这是关键的挑战。

    从月面上升时,由于上升器是在着陆器上起飞,火焰喷射之后会碰到着陆器,可能产生干扰上升器的力,如何对上升器进行良好的操控,这是一大难点。

    上升器与轨道器实现交会对接也存在挑战。此前天宫二号与神舟飞船进行交会对接时,地点距离地球只有393公里,而嫦娥五号的距离将达几十万公里,这要求交会对接有更加精确的测控精度。“如果采样返回成功,则意味着中国人有了自己的月球表面样品可以进行分析,能帮助我们对月球有更深入的了解。”叶培建说。

    2018年4月24日,中国航天科技集团有限公司研究发展部部长、中国科学院院士王巍在哈尔滨工业大学拉开帷幕的首届中国航天大会上透露,嫦娥五号月球探测器预计在2019年发射,采集月球样品并返回地球,全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。

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    标签: 月球 航天 卫星

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