人類對於天空的想象從文明誕生之初就沒有停止過，遠古文明壁畫上的老鷹鳥類；到神話故事傳說，天上的眾神；再到近代萊特兄弟的飛行試驗的成功進行。似乎天空絢麗的景色和神秘的面紗一直在吸引著人們不斷靠近。

上世紀30年代，蘇聯和美國就開始了航空事業的發展，到了60年代後人類航天到了快速發展階段，從航天探測器的發射到載人航天的成功發展，登月也從理論成為了可行的實踐。阿波羅計劃的成功進行也預示著人類離太空又近了一步。

人類在月球上印下的第一個腳印

中國航天起步

航天事業的發展離不開實踐，我國曆史上的昇天第一人要數明朝的萬戶，靠著自制的火箭，坐在椅子上飛向天空，想著用風箏進行降落，可惜古人對飛行更多的是浪漫的想象，沒有太多的實踐，這次的試驗以火箭爆炸作為失敗的結局，而萬戶也為這個浪漫的想法付出了生命。

上世紀70年代，中國發射了自己的人造衛星“東方紅1號”，開啟了中國航天的新階段。改革開放後，經濟快速發展，工業力量也得到大幅度的提升。在神舟一號的成功後，極大的鼓舞了科研人員的信心，也為中國航空航天事業打下了夯實的基礎。在2003年，我國的首位航天員楊利偉也代表著中國人民完成國家首次的載人太空旅程，中國也成功實現了載人航天的壯舉。

楊利偉

嫦娥奔月

關於月亮，我國流傳著一個廣為人知的故事，那便是“嫦娥奔月”。傳說后羿在湘西王母那裡獲得長生不死藥後，他的妻子嫦娥偷偷吞下長生藥，飛向了月亮，往後居住在此。這是我國人民最早對登月的想象，此後便一直存在於人們的心裡。

“舉杯邀明月，對影成三人”，有著神話故事的影響，中國航天工程在新的航天計劃中，給這個浩大的工程取了新的名字——“嫦娥工程”。這個集結了眾多工程師結晶的工程被分為三個階段，“無人月球探測”、“載人登月”、“建立月球基地”。

中國月球探測器

目前主要階段在無人月球探測這塊，分為三期以對應無人探測器的任務要求，初步建立對月球的探測。而“嫦娥”自然就是探測器本身，也是前期探月工程的主要核心系統。

作為起步第一階段的第一顆探測器嫦娥一號，透過攜帶的大量儀器等裝置，獲取了月球表面的立體影像和地圖資料，並對月球表面的物質進行了初步評估；嫦娥二號的主要任務便是要獲取更多的月球資料，進一步評估月球的空間環境。

嫦娥一號探測器

在完成三步走“繞”中的第一步後，嫦娥三號開始關鍵的一步便是在月球表面進行著陸，為月球取樣打下基礎，嫦娥三號的成功也使我國成為了第三個掌握月球登入探測技術的國家。

嫦娥四號的任務除了繼承三號的使命外，還有一個負責提供通訊的作用，嫦娥四號還是首個飛行到月球背面的探測器。有了前面四個探測器完成任務獲得下來的基礎，接下來就到了關鍵的部分，需要對月球進行取樣調查，從而判斷人類未來在月球建立設施裝置的可能性和月球的開發價值。

嫦娥四號探測器

嫦娥五號

嫦娥五號主要在於進行月球著陸、採集月球土壤樣本、返回地球，任務複雜艱鉅，充滿挑戰性。嫦娥五號的組成結構眾多，還有許多儀器裝置，體積龐大，為了圓滿完成任務，探測器的運載火箭使用了我國新一代的重型運載火箭長征五號來發射。這是有史以來中國航天工程最具有挑戰性的任務之一，而嫦娥五號帶回來的月球樣本會更好地研究月球形成歷史。

中國長征五號運載火箭

為了讓嫦娥五號圓滿完成任務，中國的科研人員做了許多的準備工作。2009在探月工程階段的二期，對探測器方案的討論和研究；2011年探月工程的三期階段任務就是實現無人取樣，嫦娥五號在該規劃裡；為了提升返回的成功率，還對探測器的飛行控制、飛行控制時序、軌道精度進行試驗。探測器的著陸推進子系統也在2017年完成試驗，這是非常關鍵的一步。

嫦娥五號探測器

相較於之前探測器的簡單飛行任務，嫦娥五號有著5個分離階段，而這些分離器必須保證不能有任何問題。無人探測器對月球的探測取樣將會使用取樣鑽頭和機械臂對月球土壤進行取樣，其中還有對上升器與軌道器對接，到最後完成取樣轉移，這些對於嫦娥五號來說都是巨大的挑戰。

在完成一系列除錯和試驗準備之後，嫦娥五號帶著科研人員和中國人民d額期望，隨著火箭升空遠去。

嫦娥五號發射

月球取樣

嫦娥五號在月球的成功著陸，便會在月球採集2千克左右的月球樣本。為期兩天的時間，嫦娥五號必須完成月球土壤的鑽取、表取、封裝的工作，同時還必須保證有效載荷穩定有序的完成月球地面探測。在飛行到月球軌道後，探測器開始準備降落，嫦娥五號在15分鐘內完成了減速、調整到接近地點、穩步著陸，一切都很自然，有條不紊的進行著。

探測器降落的登月地點在呂姆克山，這塊區域的月球表面富集鉀、磷等一些稀土元素，從這裡採集土壤能夠彌補美蘇帶回的月球岩石樣本不足的問題。到達了指定的著陸地點，嫦娥五號便持續開始了19小時的採掘工作，並按照預定的要求對土壤進行封裝儲存，儲存在上升器的裝置中。

月壤採集點

月球上翻動的土壤還會變色，而月球上除了兩極地區部分隕石坑裡的冰體外並不含水，所以不會使地球上土壤因為水分的蒸發顏色變淺，這樣的原因讓科研人員也充滿困惑。除了變色的土壤外，被採取土壤的坑窪位置還會出現隆起，逐漸變平。部分推測認為這是由於月球土壤鬆散，長期靜置形成了板結塊，受到挖掘時板結塊的結構被破壞，開始發生應力變化，逐漸填平坑窪。

在月亮上的採集任務完成後，嫦娥五號探測器開始了自己的返航任務。從月面開始起飛，軌道器完成了自己的任務，月球土壤也交接至返回器，返回器在分離後，就要透過慣性滑行來尋找合適位置進入地球大氣，這個過程中，返回器透過半彈道跳躍返回的方式進行大氣減速，在離地面約10千米的位置開啟降落傘，平安的降落至指定地點。

開啟降落傘的嫦娥五號

幾乎面目全非的返回器

嫦娥五號的返回器在完成它的任務後，成功的降落至指定地點，這是中國乃至世界無人月球取樣的首次大成功。此次任務的影響力在全球範圍內都有體現，就連美國也希望中國能夠分享這次的經驗成果。

然而，科研人員來到降落地點看見的卻是一個黑不拉幾的“煤球”，嫦娥五號被燒得幾乎面目全非，與之前發射上去白淨的面貌截然不同，嫦娥五號返回艙回來時經歷了什麼？難道降落傘也不能保證摩擦所帶來的影響嗎？

面目全非的返回艙

空氣的動能影響集中體現在物體速度上，飛行運動在低於音速時，氣流的微弱擾動擾動向四周散開，無法集中起來。當超過音速時，擾動來不及傳到飛行器前面，便會使空氣受到飛行器的壓縮，形成集中的強擾動的激波，速度越快所形成的動能越強。

只要火箭飛行時的最大速度不超過3公里每秒，便不會引起強烈的激波效應；到了接近平流層的位置，空氣便會越來越稀薄，這時空氣的影響也會逐漸降低，即使到達了宇宙第一速度也不會引起燃燒。

地球大氣層

對於嫦娥五號來說，為了尋找合適的軌道點和獲取足夠的速度離開月球，繞月飛行後會逐漸增加速度開始衝向地球。如果讓返回器像流星一樣直衝衝的飛向地球，那肯定會和隕石一樣發生解體並燒燬在大氣中，為了不讓這種情況發生，返回器設計的鈍形外觀能夠在降落途中儘可能的讓激波鋒面遠離自身。返回器到了地球上空的“卡門線”下，空氣密度會隨之增高，嫦娥五號在飛行的過程一度達到了宇宙第二速度。

隕石與大氣摩擦起火

這也是科研人員為什麼讓返回器以一種半彈道式彈跳降落的原因，讓返回艙以一定角度再衝向大氣層稠密區，返回艙錐形的設計能夠使其在氣流間形成一個升力區域，當升阻變高時，氣流向下推動獲得更多升力，距地面一定距離時升力超過返回艙自身重力，返回艙又會被拉昇，如此反覆如同打水漂一般，但即便是這樣也依舊要承受高溫的炙烤。

嫦娥五號在之前的試驗飛行中就透過實驗的資料，優化了外觀材料的設計，在半彈道式的飛行中承受不同“風面”的地方分別使用了7種不同的材料，這樣不僅在不同位置面對激流加熱時還能減輕返回艙的重量。科研人員還在返回艙的外層塗抹了會和高溫反應汽化的特殊材料，這能讓返回艙散走大量的熱能。

嫦娥五號返回艙

最後在反覆跳躍式的降落中，嫦娥五號探測器的返回艙被不斷升溫加熱，直到降落地面變成了我們所看見的幾乎面目全非的“煤球”，而這些都在意料和控制之內，嫦娥五號也圓滿的完成了它的任務。

返回艙已成“大煤球”

結語

探月工程專案的需求推動了技術發展和產業技術的升級，月球上的氦3元素對地球未來的能源發展起著至關重要的作用。嫦娥五號的成功登月證明了我國的航天技術有了進一步的提高，創造了航空航天五項“中國首次”的記錄，高難度軌道交接和著陸，以及月球土壤樣本的採集預示著中國航空航天進入到了新階段，這也從側面證明了我國工業力量的強大，同時還極大的提升了國際影響力，掌握航空航天的話語權。

中國航天事業必將再創輝煌

相信在未來我國也會在航天事業上有著更進一步的發展，未來的載人登月計劃也指日可待。為了到達今天這一天，我國的科研人員付出了無數的努力和汗水。古人對天空的浪漫幻想如今也成為了現實，對所有國人來說也增強了民族自信心和凝聚力。