作為我國探月工程“繞、落、回”三步走戰略中的關鍵收官之戰，嫦娥五號探測器將有望創造我國航天史上的五個“首次”。

首次地外天體的采樣與封裝

作為此次任務的核心關鍵之一，月球表面自動采樣封裝是嫦娥五號任務中最引人注目的一個環節。在這個階段，嫦娥“五姑娘”將在月面選定區域著陸，并使出渾身解數采集月壤，實現我國首次月面自動采樣。

為此，來自中國航天科技集團五院的設計師們采用表鉆結合，多點采樣的方式，精心設計了兩種“挖土”模式：鉆取和表取。當著陸器、上升器組合體順利軟著陸在月球表面后，“嫦娥”為期2天的月面工作就開始了，她隨身攜帶的鉆取采樣裝置、表取采樣裝置、表取初級封裝裝置和密封封裝裝置等“神器”將精密配合，采取深鉆、淺鉆、“鏟土”、“挖土”、“夾土”等各種方式，采集約2千克月壤并進行密封封裝。然后通過月面起飛、在月球軌道完成交會對接、月地轉移和再入回收等過程，最終將月球樣品安全送至地球家園。

首次地外天體的起飛

當嫦娥“五姑娘”完成月面工作后，她就要踏上“回娘家”的旅程。俗話說萬事開頭難，想回娘家可不容易，第一步能否“邁好”至關重要，這就是涉及到突破我國航天史上另一個首次——

月面起飛上升。

順利完成月壤采樣封裝后，上升器就要準備月面點火起飛了，這是一個高難度科目。眾所周知，運載火箭在地球起飛是有一套完備的發射塔架系統的，點火起飛位置也經過了精確測算，飛行軌道也是一遍遍計算好的。而月面起飛就不一樣了，它沒有一馬平川的起飛地，更沒有成熟完備的發射塔架，著陸器就相當于上升器的發射塔架，托舉著“五姑娘”回家。而月球表面環境復雜，著陸器不一定是四平八穩的狀態，很有可能落在斜坡上或者凸起、下凹等不同的地形上。這就給起飛帶來了很大的難度。此外，還要克服地月環境差異、發動機羽流導流空間受限等難題。

月面起飛的時候，還無法像運載火箭一樣在地面發射前由地面人員完成測調和確認，必須依靠航天器“自力更生”，實現起飛時自主定位、定姿。為了確保上升器能夠順利起飛上升，航天科技集團五院嫦娥研制團隊進行了大量的試驗驗證，并建立了一整套環環相扣的系統保證任務，為嫦娥五號勝利邁出回家一步保駕護航。

首次月球軌道交會對接

當著陸器托舉上升器實現月面起飛上升后，嫦娥“五姑娘”一路飛奔而去。但是僅僅依靠上升器是不可能實現返回地球的，它需要飛到月球軌道上，在這里與軌道器、返回器組合體交會對接，把采集到的月壤轉移到返回器。

經過幾十年的實踐探索，我國在載人航天領域已經熟練掌握了近地軌道交會對接技術，但是在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接不僅在我國尚屬首次，而且也是人類航天史上的第一次。

人類此前三次無人月球采樣任務，采用的都是月面起飛直接返回地球的方案；而嫦娥五號將實現突破。為此，從上升器進入環月飛行軌道開始，一直到軌返組合體與上升器完成對接與樣品轉移為止，設計師們為嫦娥五姑娘精心設計了交會、對接、組合體運行、軌返組合體與對接艙分離等一系列關鍵動作，助推嫦娥五號實現完美工作。

首次攜帶樣品高速再入地球

當返回器帶著月壤，從38萬公里遠的月球風馳電掣般向地球飛來，這時它的飛行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的航天器速度大多為每秒8公里的第一宇宙速度。可別小看了這每秒3公里的差距，因為，就好像扔石頭，同樣一塊石頭，從一層樓扔下來的速度和從十幾層樓仍下來速度肯定不一樣。

同理，航天器從數百公里高的近地軌道返回和從38萬公里遠的月球返回必然不同，且差距巨大。一旦速度過猛，返回器一頭撞向地球，后果不堪設想，必須讓返回器減速飛行。為此，科研人員創新提出了半彈道跳躍式再入返回技術方案，就像在太空打水漂一樣，整個再入返回過程就是讓返回器先是高速進入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面。整個過程環環相扣，確保嫦娥五號能安全順利地降落在四子王旗著陸場。

首次樣品的存儲、分析和研究

此次嫦娥五號任務計劃開展月球樣品的分析與研究，對月球樣品進行系統長期的實驗室研究，分析月壤的結構、物理特性、物質組成，深化月球成因和演化歷史的研究，極具科學意義。
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