央广网北京12月4日消息(记者张棉棉)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,记者从国家航天局获悉,12月3日23时10分,嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟,成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。作为我国首次地外天体起飞,相比从地球起飞,有哪些不同?嫦娥五号上升器点火起飞前,有着怎样的特殊经历,点火起飞后,还有哪些重要任务等待她去完成?

  23时10分,北京航天飞行控制中心指控大厅内灯火通明。大屏幕实时画面显示,在耀眼的火光中,嫦娥五号探测器的上升器从月面一飞冲天。

  约6分钟后上升器进入预定轨道,约8分钟后太阳翼解锁,这也意味着原本靠着陆器供电的上升器已经转为靠太阳能自主供电,本次点火起飞任务顺利完成。嫦娥五号任务北京总调度刘建刚宣布:“各号注意,我是北京,根据北京实时数据监视判断,上升器月面起飞控制正常,太阳帆板展开到位,整器工况正常,后续工作按正常计划实施。”

  从嫦娥五号上升器起飞前负8小时,开始进行状态设置,到起飞,再到太阳帆板展开。对于整个过程,国家航天局探月与航天工程中心副主任、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇评价:“这次月面起飞非常圆满,按时起飞,准确进入预定轨道。这为下一步工作奠定好了基础,月面起飞,不同于地面起飞,从时间角度来看,因为我们的采样返回任务,它有后面的交会对接,必须准时起飞才能实施好交会对接。所以整个采样返回任务环环相扣,必须步步成功,一步不差,才能为整个任务成功做好保证。”

  整个任务环环相扣,必须步步成功,而嫦娥五号上升器月面点火起飞这一步尤其关键。与在地面发射火箭不同,地面有完善的发射场系统和保障团队,点火起飞位置和姿态可以精准测算,保障措施齐全。但月面起飞完全不同,没有“地勤”支持,一切都靠自己,且必须一次成功,难度极高。中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器总指挥、总师顾问叶培建对记者表示,嫦娥五号任务要实现四个首次,这其中,他最担心的就是昨晚的任务,也就是无人月面起飞。叶培建说:“采样封装是第一次,月面起飞上升是第一次,轨道器轨道上交会对接是第一次,带着样品高速返回是第一次。我最担心的就是晚上这个情况,月面起飞上升,我们从来没干过,而且它没有办法在地面做一个完整的实验,只能分析仿真和做一些必要的实验,但始终不可能在天上飞一次做。我个人觉得如果晚上这关过了,我们最难的一关就过了。”

  说它是最难的一关毫不为过,但难不倒实施嫦娥五号任务的科学家。中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器总体副主任设计师邢卓异说,嫦娥五号的着陆器相当于上升器的“临时塔架”,同时,针对上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定等问题,也有相应的对策,另外,由于月球上没有导航星座,那么,上升器起飞后,就在地面测控辅助下,借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。邢卓异介绍:“我们的上升器在点火起飞整个入轨过程中,它必须一气呵成,由于时间非常短,地面干预几乎来不及,上升器需要考虑几乎所有可能的情况,它都要自主完成这样一个工作。”

  嫦娥五号上升器在月面上发射起飞,跟地球上起飞的另一个不同在于环境上的不同,月面上是真空环境,这对起飞来说,就像一把双刃剑,好处是在起飞过程中没有大气阻力,起飞相对容易,但不利之处也显而易见。邢卓异说:“由于在真空环境下没有大气约束,上升器3000N发动机点火以后,羽流就是发动机喷射出来的那些物质,会很大程度反溅到上升器上面,给上升器带来高温热流和强烈的力和力矩的干扰,甚至会对主发动机安全可靠工作也造成一定影响,因此我们要做一些针对性设计解决羽流问题。”

  从上升器自身来说,考虑到动力起飞等因素,据测算,上升器每增加一公斤质量,探测器就要付出将近4公斤的代价,所以上升器的质量“克克”都珍贵。邢卓异表示:“必须在有限的质量条件下要上升器能够完成这个任务,质量严苛约束也是我们在工程研制中遇到的一些困难,但是我们做了大量设计仿真分析实验,做了很多工作,我们有信心任务一定能够圆满成功。”

  值得关注的是,点火起飞前,着上组合体实现了月面国旗展开以及上升器、着陆器解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗“独立展示”,也让中国探测器在月球上再次打上“中国标识”。但是,与“嫦娥三号”“嫦娥四号”以及玉兔号月球车上的国旗采用喷涂方式不同,“嫦娥五号”国旗则是一面真正的旗帜。

  国旗展示系统使用的支架结构在空间环境中要承受冷热交变、空间辐照、极低真空等恶劣环境考验,如果选材不当,可能会发生冷焊,也就是两块接触金属在太空极低真空环境下会粘连一起,由此带来的问题是机构不能正常工作或打开。中国航天科工集团航天三江九部国旗展示系统项目负责人李云峰表示:“为了保证部件能满足太空环境和月表对温度的要求,我们对系统所有的机构和关键位置都进行了防冷焊处理。每一个动作都要确保工作正常,而且这一系列动作都必须在1秒钟内完成。”

  点火起飞后,上升器经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,进入预定环月飞行轨道。上升器入轨后,为保证接下来交会对接圆满完成,科学家们还做了很多预案。北京航天飞行控制中心嫦娥五号任务型号总师谢剑锋说:“从做预案的角度讲,可能主要在入轨以后就和咱们发射时候一样,都有应急预案,比如入轨以后它的轨道打得比较低,因为毕竟第一次做,那么打得比较低的时候,地面就要对它进行应急轨控,把它的轨道再次抬起来,避免它轨道比较低,有可能撞到月球。”

  上升器在进入交会对接初始轨道后,启动交会对接程序,之后会来到轨道器和返回器组合体斜上方位置,准备实施交会对接,开始浪漫的“太空牵手”,将月球样品转移到返回器,此后,返回器将等待合适的月地入射窗口,做好返回地球的准备。中国国家航天局探月与航天工程中心三期部副部长王琼说,从起飞之后有大概三天的时间需要去开展一系列工作,最终才能完成交会对接。王琼介绍:“在上升器起飞之后,要经过4次远程导引,这是在地面测控支持下进行轨道调整。然后和轨道器和返回器的组合体,达到一个比较合适的位置。在这个位置开始转入下一个阶段,也就是自主交会对接阶段。在自主交会对接阶段,主要是通过导航敏感器获取速度位置等信息,控制两个航天器相互逼近,最后完成交会对接。”