嫦娥五号如何采回月球样品？ 很多小伙伴还会很疑惑，这嫦娥五号的任务过程怎么这么复杂啊？还有啊，这嫦娥一号二号是一件套，三号是两件套，四号是三件套（鹊桥中继星和主任务分两次发射）… 嫦娥一号到四号大家族 | 手绘：寒花 嫦娥五号怎么东西这么多啊，居然有…四件套？ 嫦娥五号的组成结构 | CAST/Spaceflight101 哎，这个感觉就是特别准确，嫦娥五号相比于之前的几个嫦娥任务确实特别复杂，因为采样返回任务要做的事儿真的特别多。 从字面上也可以看出来，月球 采样 返回 任务需要到飞到月球、采样、然后返回，把这个过程进一步拆解一下，就是这个探测器需要完成这么几个主要步骤： 1）发射火箭，从地球起飞2）从地球上空飞到月球上空3）着陆在月球表面4） 在月球表面采样5）从月球表面起飞6）从月球上空飞回地球上空7）把样品扔回地球光看这个“任务清单”是不是头都秃了？看看嫦娥五号打算如何一步步完成吧。 首先，长征五号火箭发射，把嫦娥五号四件套送往地月转移轨道，然后四件套一起飞往月球。 四件套发射 | New China TV 到了月球轨道之后，四件套两两分头行动：着陆器带着上升器登陆月球采样，环绕器带着返回器在环月轨道待命。 嫦娥五号的工作安排 | CAST/Spaceflight101 兵分两路 | New China TV 着陆器设计了两种采样方式：一种是钻孔采样，计划将钻孔钻进月面以下2米深的地方，采集岩芯样品； 钻孔采岩芯 | New China TV 另一种是机械臂采样，用机械臂的头部铲取月球表面的土壤样品。 机械臂铲土 | New China TV 采完样品之后，接下来的任务就是从月球表面起飞。这相当于在月球上也要加个类似火箭的发射装置，当然，我们想要的其实只有样品，着陆器那么沉，我们肯定是过河拆桥不带走了呀。 嫦娥五号采样之后的选择 | TPS/Loren Roberts 于是嫦娥五号就有了这个“上升器”的设计，样品封装起来塞进上升器里，上升器上有发动机，负责从月球表面起飞。 上升器带着样品起飞 | New China TV 但如果要上升器自己从月球起飞直接飞回地球的话，那上升器的设计复杂度和重量（带更多燃料）都要相应飙升，这些压力层层传递最终还是都落在了从地球发射的火箭上。要知道直接返回的苏联月球号任务只挖了100多克月球样品，而嫦娥五号可是打算挖2公斤的。 火箭素材来源：CNSA 所以嫦娥五号采用了类似阿波罗载人登月用的方式来转移样品：交会对接。着陆器工作期间，环绕器在环月轨道待命，等上升器起飞之后两者再次碰头。当然，碰头也不是想要一起飞回去，只是为了转移样品而已。 上升器和环绕器交会对接 | New China TV 转移样品 | New China TV 把样品转移到返回舱里之后，上升器也没用了，扔。 嫦娥五号采样之后的安排 | CAST/Spaceflight101然后环绕器带着装着样品的返回舱一起，轻装上路，从月球上空飞回地球上空。 返回地球 | New China TV 飞到地球上空之后呢，只把包裹着月球样品的返回舱扔回地球大气层就可以了。为了防止在再入地球大气层过程中温度过高，返回舱将经过一条精心计算的，类似“打水漂”一般的曲折路径回到地球表面。 返回舱再入地球大气层 | New China TV 嫦娥五号T1试验器“打水漂”返回示意图。返回舱第一次再入大气层后与大气产生相互作用力，像打入水中的小石子一样弹跳起来，跳出大气层然后第二次再入大气层，这一过程被形象称之为“太空打水漂” | CNSA 总结来说，想要采集到月球样品并送回地球，嫦娥五号全程需要完成两次发射、两次着陆、一次月轨交会对接，“绕月”、“落月”、“返回”全部包圆，所以这环绕器、着陆器、上升器、返回器四件套啊一个都不能少。 东西多，操作复杂，需要的燃料多，当然也就重。之前的嫦娥四号主任务两件套总重3780公斤，天问一号三件套总重近5吨，而到了嫦娥五号四件套，总重直接飙升到了8.2吨——远超发射嫦娥四号两件套的长征三号乙火箭的运力极限。这也是为什么天问一号和嫦娥五号都必须等待更大运力的长征五号火箭才能发射。事实上，嫦娥五号任务原本是打算在2017年底发射的（你没看错，嫦娥五号本来是打算在嫦娥四号之前发射的），但由于长征五号火箭的进度延迟，才推迟到了现在。（详见：为了去火星，天问一号做了哪些准备？）
