嫦娥五号
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 嫦娥五号组合体，此时在执行器箭分离（CG模拟图） | |
| 任务类型 | 实现月球区域软着陆及采样返回[1] |
|---|---|
| 运营方 |  中国國家航天局 |
| 国际卫星标识符 | 2020-087A |
| 衛星目錄序號 | 47097 |
| 任務時長 | 1393天1小时又4分（进行中） 23天（预计） |
| 航天器属性 | |
| 航天器 | 嫦娥五号探测器 |
| 航天器类型 | 月球探测器 |
| 制造方 | 中国空间技术研究院 |
| 發射質量 | 8,200公斤（18,100磅） |
| 任務開始 | |
| 發射日期 | 2020年11月24日[2] 04时30分21.806秒 |
| 运载火箭 | 長征五號運載火箭（遥五） |
| 發射場 | 中国文昌航天发射场 LC-101 |
| 承包方 | 中国运载火箭技术研究院 |
| 任务结束 | |
| 著陸日期 | 2020年12月17日02时30分（预计） |
| 著陸地點 | 四子王旗着陆场（预计） |
| 軌道參數 | |
| 参照系 | 地心 |
| 軌域 | 地月转移轨道 |
| 近拱點 | 200km |
| 遠拱點 | 400000km |
| 月球軌道器 | |
| 航天器组件 | 轨道器、返回器、上升器和着陆器 |
| 入軌 | 2020年11月28日 20时58分 |
| 脫軌 | 2020年12月13日9时51分 |
| 軌道 | 绕月轨道217km×78km |
| 軌道參數 | |
| 傾角 | 45.7°（预计） |
| 月球着陆器 | |
| 航天器组件 | 上升器和着陆器 着陆器（最终） |
| 著陸日期 | 2020年12月1日23时11分20.924秒 |
| 返回發射 | 2020年12月3日23時10分21.000秒 |
| 著陸點 | 风暴洋吕姆克山以北地区 43°05′56″N 51°50′13″W / 43.099°N 51.837°W |
| 樣本質量 | 2,000克（71盎司）（预计） |
嫦娥五号探测器是中国探月工程第三阶段的月球探测器，执行中华人民共和国的首次地外天体采样返回任务[3]，并将完成探月工程中“绕、落、回”中的最后一个“回”的任务[4]。嫦娥五号于2020年11月24日凌晨4时30分在海南文昌航天发射场发射升空[3][2]，执行在月球表面自动采样并起飞返回的任务[5][6][7]。
嫦娥五号有望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[8][9]。这将是继月球24号之后时隔44年人类再次从月面带回月球样本[10]。
科学目标
按照计划，嫦娥五号将突破月面自动采样返回关键技术[3]，并开展着陆点区域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；对月球样品进行系统、长期的实验室研究，分析月壤结构、物理特性、物质组成，深化月球成因和演化历史的研究[11]。
另外，根据规划嫦娥五号任务将突破窄窗口多轨道装订发射、月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、月球样品储存等技术；完善探月工程体系，为中国未来开展载人登月与深空探测积累人才、技术和物质基础[12]。
发射规划
2004年1月，中国国务院正式批准月球探测工程经立项，工程被命名为“嫦娥工程”，分为“绕、落、回”三个阶段。第三期工程实施时间为2011年至2020年，目标是月面巡视勘察与采样返回[13]。嫦娥五号是探月三期工程的一部分，任务核心是要完成无人月球表面采样返回。2011年1月，国务院正式批复嫦娥五号立项，探测器启动研制工作[14]。
2012年12月，嫦娥五号探测器系统方案完成阶段研制总结评审，转入初样研制阶段[14]。2013年，探月工程副总设计师胡浩表示嫦娥五号探测器计划于2018年发射[15]。
2014年10月，中国跳跃式再入返回飞行试验成功，为探月三期工程验证了相关技术，获取了有效的试验数据[16]。2015年7月嫦娥五号探测器全面进入正样研制阶段[17]。
2017年6月7日，中国航天科技集团公司在全球航天探索大会上首次公布了探月三期工程的总体方案，并计划当年11月采用长征五号运载火箭发射送入地月转移轨道[18]，同年4月用于发射嫦娥五号探测器的长征五号遥三火箭在天津大火箭基地进行总装。同年7月2日，长征五号遥二运载火箭发射实践十八号卫星失利[19]，当年底嫦娥五号任务被迫推迟[20]，嫦娥五号进入存储状态并计划采用长征五号遥五火箭于2019年发射[21]。
2019年12月27日，长征五号遥三运载火箭发射实践二十号卫星成功，长征五号成功复飞，困扰这款火箭的发动机问题基本获得解决[22]。2020年3月，承担嫦娥五号任务的长征五号遥五火箭在天津大火箭基地进行总装。
2020年7月，嫦娥五号探测器空运抵达发射场，此后开展了将近5个月的发射场工作[14]。2020年9月下旬，长征五号遥五运载火箭由远望运输船队安全运抵海南文昌清澜港，并通过公路运输方式分段运送至中国文昌航天发射场。此后，火箭按照测试发射流程，陆续完成了总装、测试等各项准备工作。11月17日上午，活动发射平台驶出发射场垂直测试厂完成垂直转运[23]。
任务历程
嫦娥五号从发射入轨到返回器再入回收，共经历11个飞行阶段：发射入轨阶段、地月转移阶段、近月制动阶段、环月飞行阶段、着陆下降阶段、月面工作阶段、月面上升阶段、交会对接与样品转移阶段、环月等待阶段、月地转移阶段和再入回收阶段[24]。
发射经过
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2020年11月23日，发射前嫦娥五号“奔月”各岗位
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嫦娥五号与送其上天的长征五号运载火箭 -
长征五号遥五运载火箭将嫦娥五号探测器发射升空
2020年11月23日18时30分许，長征五號運載火箭开始加注液氧液氢低温推进剂[25]。24日凌晨4时30分，在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，火箭飞行约2200秒后，顺利将探测器送入预定轨道[26]。
2020年11月24日22时06分，嫦娥五号探测器3000牛发动机工作约2秒钟，在距离地球约16万公里的位置完成第一次轨道修正[27][28]。
2020年11月25日22时06分，嫦娥五号探测器两台150N发动机工作约6秒钟，在距离地球约27万公里的位置完成第二次轨道修正[29]。
2020年11月28日20时58分，嫦娥五号探测器在月面400公里处使用3000牛发动机点火约17分钟后，正常制动，进入环月轨道。[30]
2020年11月29日20时23分，嫦娥五号探测器再次实施制动，从椭圆环月轨道进入近圆形环月轨道飞行。[31]
2020年11月30日04时40分14.822秒，嫦娥五号探测器着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体顺利分离。[32]
2020年12月14日11時13分，嫦娥五号完成第一次月地转移轨道修正。[33]
| 发射经过一览表 | ||
|---|---|---|
| 节点 | 目标时间 (自发射) | 实际时间 (自发射) |
| 助推器分离 | 177.6s | 179.0s |
| 抛整流罩 | 303.6s | 303.6s |
| 一二级分离 | 483.4s | 486.2s |
| 二级一次关机 | 738.4s | 738.7s |
| 二级二次点火 | 1675.9s | 1676.2s |
| 二级二次关机 | 2095.5s | 2091.0s |
| 末速修正关机 | 2112.5s | 2114.0s |
| 器箭分离 | 2182.8s | 2184.0s |
着陆月面
2020年12月1日22时57分，嫦娥五号探测器着陆器和上升器组合体从距离月面15公里处开始实施动力下降，7500牛变推力发动机开机，调整对月速度、姿态调整，以接近月表[34]。
23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.837度、北纬43.099度附近的预选着陆区，并传回着陆影像图。[35]
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月面的嫦娥五号上升器着陆器组合体（模拟图）
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着陆器上升器组合体着陆后全景相机环拍成像
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展示着陆后嫦娥五号工作的模拟动画
登陆位置
2020年12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区（月球正面西经51.837度、北纬43.099度）附近的预选着陆区。随后着陆器在地面控制下，进行了太阳翼和定向天线展开等状态检查与设置工作[34]。此后正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。[36]
12月2日4时53分，探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装[37]。
12月2日22时，嫦娥五号探测器经过约19小时月面工作，完成月球表面自动采样，并将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中[38]。
月面起飞上升
月面起飞系统由上升器、着陆器和月面构成[14]。
在完成月面采样和封装工作后，嫦娥五号上升器于2020年12月3日23时10分21秒月面点火脱离着陆器起飞上升离开月面，其3000N发动机工作约6分钟并经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段后进入环月轨道[39]。这是中国首次实现地外天体起飞，上升器点火起飞前，着上组合体实现月面中国国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。
交會對接與樣品轉移
12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接，并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中[40]。交会对接是通过远程导引和近程自主控制，轨道器返回器组合体逐步靠近上升器，以抱爪的方式捕获上升器[41]。这是中国航天器首次实现月球轨道交会对接。
12月6日12时35分，嫦娥五号轨道器返回器组合体与上升器成功分离，进入环月等待阶段[42]。
12月8日6时59分，嫦娥五号上升器按照地面指令受控离轨，7时30分左右降落在月面经度0度、南纬30度附近的落点[43]。
返回地球
前期技术验证
2014年10月24日2时，嫦娥五号T1飞行试验器在西昌卫星发射中心由长征三号丙运载火箭发射升空，三日后绕月并返回地球，并于次月1日在四子王旗着陆场成功着陆[44]。这表明中国已掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回技术，为嫦娥五号任务实施进行了前期技术验证。
月地转移
2020年12月12日9时54分，嫦娥五号轨道器和返回器组合体在约6天的环月等待后，实施了第一次月地转移入射，从近圆形轨道变为近月点高度约200公里的椭圆轨道[45]。
2020年12月13日9时51分，嫦娥五号轨道器和返回器组合体在距月面230公里处实施第二次月地转移入射，四台150牛发动机点火，约22分钟后发动机正常关机，轨道器和返回器组合体进入月地转移轨道[46]。
2020年12月14日11时13分，嫦娥五号轨道器和返回器组合体上两台25N发动机工作约28秒钟，完成第一次月地转移轨道修正[47]。
再入返回
探测器组成
组成结构
嫦娥五号由轨道器、返回器、上升器和着陆器组成，看起來像是個迷你版的阿波羅指揮艙與登月艇的組合，不過是以顛倒的方式對接（最初阿波羅任務，發射階段中，登月部分放在指揮艙下面）。嫦娥五号设计有两种取样方式，用以丰富样品类型。其一是在月面打钻，是为取得较深层的月壤；其二是用机械臂在月球表面取样，在有限范围内横扫收集月壤。两种样品的比例约为1：3，表面采取的月壤更多。随后，上升器将携带月壤样品从停驻在月面的着陆器上起飞，并由轨道器抓获，将月壤样品转移到返回器里[48][49]。
搭载设备
降落相机、光学相机、月球矿物光谱分析仪、月壤气体分析仪、月壤结构探测仪、采样剖面测温仪、岩芯钻探机和机械取样器[50]。
国际合作
欧洲空间局通过法属圭亚那的库鲁站对嫦娥五号任务发射和着陆阶段进行跟踪，同时在整个任务期间作为中国地面站的备份单位随时待命。来自库鲁站的数据将帮助北京航天飞行控制中心的任务控制小组确定航天器的健康状况和轨道状态。在着陆阶段，欧洲空间局位于加纳利群岛的马斯帕拉马斯站提供支持并进行跟踪工作，该站由西班牙国家太空科技研究所（INTA）运营[51]。
参见
参考文献
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