嫦娥舞，求索寰宇譜新篇

王煜

嫦娥五號上升器月面點火瞬間模擬圖。

隆冬季節(jié)，草原上白雪皚皚的午夜，“嫦娥五姑娘”婷婷裊裊地回到家鄉(xiāng)。

2020年12月17日1時59分，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸，探月工程嫦娥五號任務(wù)取得我國航天史上的多個重大突破后，圓滿成功。這標(biāo)志著我國探月工程“繞、落、回”三步走規(guī)劃如期完成。

以嫦娥五號任務(wù)成功為起點，我國探月工程四期和行星探測工程將接續(xù)實施。目前，首次火星探測任務(wù)天問一號正在奔火的征程中;嫦娥六號、七號、八號，小行星探測、火星取樣返回、木星系探測等工程任務(wù)也將按計劃陸續(xù)實施。中國人求索寰宇的新篇正在打開。

上九天，下五洋

嫦娥五號的歸來要經(jīng)歷“打水漂”的過程，因此它的返回器的體積只有神舟飛船返回艙的約七分之一，落區(qū)面積卻是神舟飛船的16倍。

盡管挑戰(zhàn)更多，中國航天的本次搜索回收任務(wù)再次圓滿完成。尤其引人注目的是，任務(wù)中兩名搜索回收隊員身穿搬運外骨骼系統(tǒng)，從直升機降落點快速機動至返回器著陸點，在嫦娥五號返回器旁插上一面五星紅旗，再把月球樣本裝置取回。這創(chuàng)新了另一個“第一”。

中國航天首次亮相的“鋼鐵俠”由中國航天科工二院206所打造。該研究所相關(guān)專家介紹：時值寒冬，嫦娥五號返回器著陸點位于四子王旗的野外，氣溫逼近零下30攝氏度，著陸點覆蓋著10多厘米厚的積雪，而凌晨時分的漆黑夜色也為搜索作業(yè)帶來諸多不便。直升機到達(dá)著陸點附近后，搜索回收人員需要攜帶搜索、通信等設(shè)備快速機動至指定地點，部分人員攜帶的設(shè)備重達(dá)40公斤，需兩人協(xié)作搬運完成;而在零下30度的雪夜荒原，低溫嚴(yán)寒與極限負(fù)重對搜索人員的體力消耗帶來挑戰(zhàn)。

搬運外骨骼系統(tǒng)正是為此而生。有了它的助力，原本需要兩人共同搬運的設(shè)備，只需一人即可完成，大大提升了單人負(fù)載機動能力，降低搜索回收作業(yè)人員的體能消耗。

此外，這套外骨骼系統(tǒng)還協(xié)助搜索回收分隊在返回器周邊快速搭建應(yīng)急通信、照明及電力保障體系，確保搜索回收任務(wù)快速、安全、高效完成。

12月17日，工作人員將嫦娥五號返回器吊運至裝載車輛。

12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品，采用半彈道跳躍方式再入返回，在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸。

專家表示，用于嫦娥五號搜索回收任務(wù)的搬運外骨骼系統(tǒng)負(fù)載能力達(dá)50公斤，在負(fù)重搬運機動時可省力約60%，節(jié)約人體的能耗約30%，動作識別準(zhǔn)確率大于99.9%，可在零下40攝氏度至70攝氏度間正常工作，耐受濕度最大為98%，標(biāo)配的可更換電池在綜合工況下可持續(xù)工作約4小時，為在惡劣自然環(huán)境中執(zhí)行搜索回收任務(wù)提供極強的產(chǎn)品適應(yīng)性和可靠性。

此外，搬運外骨骼系統(tǒng)可智能感知穿戴者的肢體行為，并自適應(yīng)實時調(diào)節(jié)輸出助力的大小、快慢，結(jié)構(gòu)輕巧，穿脫方便。穿上外骨骼后，人的復(fù)雜運動行為并不受限制，還可以行動自如。它采用了模塊化的設(shè)計構(gòu)造，在應(yīng)急狀態(tài)下也可以快速維護。

人們可以期待，外骨骼產(chǎn)品將在中國航天后續(xù)的任務(wù)中繼續(xù)閃亮登場。

為了防止被地球環(huán)境“污染”，嫦娥五號返回器從38萬公里外挖來的這1731克“土”以最快的速度被送入中科院國家天文臺的月球樣品實驗室。返回器中除了密封的月球樣品容器，還有發(fā)射時就放置的一些紫花苜蓿和燕麥的種子，它們是用于太空育種的空間誘變實驗。

此次取回的月球樣品將用于三類用途：第一類，也是最主要的目的，是為了開展科學(xué)研究。中國科學(xué)院國家天文臺研究員、探月工程三期副總設(shè)計師李春來表示：“我們會在實驗室進行長期的、系統(tǒng)的對月球樣品的研究工作，包括它的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物理特性、化學(xué)成分、同位素組成、礦物特點和地質(zhì)演化方面，希望能夠深化我們對月球的起源、演化方面的認(rèn)識?！?/p>

他說：俄羅斯和美國之前的九個采樣點，都在月球緯度30度的范圍，嫦娥五號的采樣點選擇了緯度43度的風(fēng)暴洋東北角的玄武巖區(qū)域，這是全新的采樣區(qū)域，全新的樣品研究。研究對月球表面的風(fēng)化作用、火山作用和區(qū)域地質(zhì)背景、區(qū)域地質(zhì)演化方面應(yīng)該將作出很多新的貢獻(xiàn)。

關(guān)于另外兩類用途，國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華在嫦娥五號返回當(dāng)天下午的國務(wù)院新聞辦公室新聞發(fā)布會上做了介紹：第二類，為了讓月球樣本早一點與公眾見面，有一部分樣品將入藏國家博物館，向公眾展示，進行科普教育;第三類，一般依據(jù)國際合作的公約和多邊雙邊的合作協(xié)議，中國將發(fā)布月球樣品和數(shù)據(jù)管理辦法，與有關(guān)國家和世界的科學(xué)家共享;也有一部分按照國際慣例，可能作為國禮相送?！氨热缏?lián)合國外空司曾向我們提出，我們也在研究商談當(dāng)中?！?/p>

吳艷華還提到：如此珍貴的月壤，不僅要妥善保存，還要進行異地災(zāi)備，也就是為預(yù)防災(zāi)害帶來的損失，把樣品在其他地點備份儲存。他透露：國家航天局經(jīng)組織研究，除了位于北京的中科院國家天文臺是月壤的主要存儲地點以外，還將在湖南韶山毛澤東主席的故鄉(xiāng)進行異地災(zāi)備，以告慰毛主席：他提出的“可上九天攬月”的夙愿實現(xiàn)了。

不僅“登天攬月”夢想成真，在大約一個月前的2020年11月19日，我國自主研制的“奮斗者”號全海深載人潛水器成功坐底已知海洋最深處馬里亞納海溝，在萬米海底創(chuàng)造了中國載人深潛新紀(jì)錄，這也是世界上首次同時將3人帶到海洋最深處。“可下五洋捉鱉”也成為現(xiàn)實。登天入海，中國力量出現(xiàn)在更多空間。

12月2日，嫦娥五號探測器在月球表面自動采樣。

登月球，探行星

所有任務(wù)都順利完成，人們不禁要問：嫦娥五號的各組成部分歸宿如何，是否都已“功成身退”？

嫦娥五號的返回器是我國第一個從地外返回的航天器，它必將被永久珍藏。

上升器把月球樣本送到軌道器和返回器后，使命已經(jīng)完成，為避免成為太空垃圾，已于此前受控落月。

在月球表面一線執(zhí)行“挖土”任務(wù)的著陸器，所在的月球風(fēng)暴洋區(qū)域目前已經(jīng)進入月夜，最低溫度可達(dá)零下190攝氏度。著陸器并未安裝同位素?zé)嵩矗虼嗽谙乱粋€月球白天來臨時，很可能已經(jīng)無法再“蘇醒”了。它與上升器一起，成為人類在月球表面的航天遺跡。

嫦娥五號的返回器是我國第一個從地外返回的航天器，它必將被永久珍藏。上升器把月球樣本送到軌道器和返回器后，使命已經(jīng)完成，為避免成為太空垃圾，已于此前受控落月。

與其他部分不同，嫦娥五號的軌道器依然在運轉(zhuǎn)飛行。它的結(jié)構(gòu)和功能都還很完整，而且還有足夠的推進劑，可以向深空飛去，執(zhí)行額外的探測任務(wù)。這也是嫦娥系列的“優(yōu)秀傳統(tǒng)”：2012年12月13日，嫦娥二號圓滿完成探月既定任務(wù)和日-地L2點試驗任務(wù)之后，繼續(xù)飛行，在距地球約700萬千米遠(yuǎn)的深空，以每秒10千米的相對速度飛掠探測“圖塔蒂斯”小行星，二者最近的距離約為3.2公里。

嫦娥五號軌道器將執(zhí)行怎樣的附加深空探測任務(wù)，我國航天科技人員將進行專門的規(guī)劃。資深航天專家、上海航天技術(shù)研究院研究員陶建中告訴《新民周刊》記者：它能否也像嫦娥二號一樣完成對一顆小行星的探測，或者是有另外的目標(biāo)，還要看時機是否合適;也就是要看軌道器狀態(tài)良好的時間段內(nèi)，依靠剩余的推進劑可以變軌到達(dá)怎樣的目標(biāo)位置。

在我國探月工程的計劃中，嫦娥六號本是嫦娥五號的備份?，F(xiàn)在嫦娥五號任務(wù)已經(jīng)圓滿成功，嫦娥六號將擔(dān)任新的使命。它確切的任務(wù)，還在進一步優(yōu)化論證中。

國家航天局此前發(fā)布：嫦娥六號計劃在月球南極區(qū)域?qū)嵤┎蓸臃祷?，而且可能是在月球背面著陸。隨后的嫦娥七號將繼續(xù)著陸月球南極，對月球的地形地貌、物質(zhì)成分、空間環(huán)境等開展綜合性探測，以及進行一些關(guān)鍵技術(shù)的月面試驗。中國準(zhǔn)備以嫦娥七號和八號任務(wù)為契機，與有關(guān)國家和國際組織合作，共同論證初步建設(shè)月球科研站的基本能力，或者驗證核心技術(shù)。

再往后，10年以后的2030年，中國能否實現(xiàn)載人登月？

在吳艷華看來，中國航天非常講究一張藍(lán)圖繪到底，先把藍(lán)圖描繪清楚。例如中國的探月工程，“繞、落、回”，16年前就提了，現(xiàn)實中我們也是完全按照規(guī)劃的“三步走”一步一步做的?！拔覀儺?dāng)前的任務(wù)，是要完成地球軌道空間站的建設(shè)。爭取用兩年左右的時間完成建設(shè)。第二，建設(shè)不是目的，它就是天上實驗室，中國政府與聯(lián)合國已共同發(fā)布：中國的空間站要廣泛開展國際合作的內(nèi)容，要把它用好，爭取有更大的價值。特別是要能為我們?nèi)祟惷裆ｌ?，有更多的產(chǎn)出，這是我們首要的任務(wù)?！?p>

5月5日，為我國載人空間站工程研制的長征五號B運載火箭在海南文昌首飛成功，正式拉開我國載人航天工程“第三步”任務(wù)的序幕。

“按照目前中國政府的初步意向，先搞關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，等我們近地軌道的空間站建成，再規(guī)劃論證是不是要搞載人登月?！眳瞧G華強調(diào)：載人登月，中國政府的目的不同于美國當(dāng)年的載人登月，我們不會搞“星球大戰(zhàn)”;中國的載人登月，一定是服務(wù)于科研，服務(wù)于探索未知。目前開展的月面起飛、軌道交會對接、再入返回等，都是未來載人返回的必要技術(shù)。這些技術(shù)通過驗證，也是為未來載人登月打基礎(chǔ)。

上述地球軌道空間站的建設(shè)任務(wù)，計劃在2021-2022這兩年間完成，建設(shè)任務(wù)非常繁忙，這段時間要完成關(guān)于空間站的共計11次發(fā)射任務(wù)，把核心艙、兩個試驗艙、四艘貨運飛船、四艘載人飛船送入軌道。然后，要開展大量的在軌科學(xué)實驗。

2020年5月5日，長征五號B運載火箭在文昌的首飛成功，拉開了我國載人航天工程“第三步”任務(wù)，也就是“建設(shè)地球軌道空間站”的序幕。這款火箭為中國載人空間站工程研制，當(dāng)天搭載了新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙。陶建中表示：目前計劃中的我國空間站可以在有一個節(jié)點艙的情況下，同時對接6個飛行器;將來可以通過增加節(jié)點艙，讓更多的飛行器對接。

中國的“天問”系列行星探測規(guī)劃，也基本明晰。第一個任務(wù)已經(jīng)實施，就是正在途中的我國首次火星探測任務(wù)天問一號，目前狀態(tài)良好，累計飛行約3.7億公里，距離地球超過1億公里。按預(yù)定的計劃，2021年2月中旬，天問一號到達(dá)火星，開始繞火探測;5月中旬，計劃著陸火星巡視探測。此外，中國已規(guī)劃了三次行星探測任務(wù)，包括一次小行星的探測和取樣，一次火星的采樣返回以及一次木星系環(huán)繞探測和行星穿越探測。

“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星與阿里量子隱形傳態(tài)實驗平臺建立天地鏈路。

向深空，“勘、建、用”

“航天分為四大領(lǐng)域：對地觀測與應(yīng)用、載人航天、深空探測、科學(xué)基礎(chǔ)研究，我們國家在不同細(xì)分領(lǐng)域已經(jīng)分別實現(xiàn)了趕超、并跑，有的還實現(xiàn)了領(lǐng)跑?！碧战ㄖ邢颉缎旅裰芸酚浾弑硎?，中國要從航天大國走向航天強國，還要直面更多的挑戰(zhàn)、攻克更多的難關(guān)。

在對地觀測與導(dǎo)航、科學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，中國都已經(jīng)實現(xiàn)了領(lǐng)先。北斗導(dǎo)航衛(wèi)星已提供全球服務(wù)，接下來要穩(wěn)定運行好。在遙感衛(wèi)星領(lǐng)域，近幾年無論是國家任務(wù)，還是商業(yè)航天任務(wù)，遙感衛(wèi)星正在蓬勃發(fā)展，用途各種各樣。還有通信衛(wèi)星，包括地球靜止軌道和低軌通信衛(wèi)星。以上三類衛(wèi)星統(tǒng)稱為國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施，它們已廣泛地為國民經(jīng)濟各領(lǐng)域提供強大的支撐保障能力，為大眾生產(chǎn)生活提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。

中國的墨子號、悟空號、慧眼號等空間科學(xué)衛(wèi)星已經(jīng)上天運行。月球和行星探測、載人航天可以依托這些衛(wèi)星開展空間科學(xué)探測，除此之外，我們還有必要研制發(fā)射專用空間科學(xué)衛(wèi)星。例如，中國與意大利已經(jīng)在電磁衛(wèi)星開展合作，雙方已簽署協(xié)議，準(zhǔn)備接著開展電磁02星研制，目的是探測地震是否產(chǎn)生地球電磁信號異常，爭取為地震預(yù)測預(yù)報作出貢獻(xiàn)。此外，還有空間引力波探測等科學(xué)研究內(nèi)容，也要靠科學(xué)衛(wèi)星來實現(xiàn)。中國還將發(fā)射類似“哈勃”的天文望遠(yuǎn)鏡，與空間站伴飛。

陶建中指出，在深空探測領(lǐng)域，中國已經(jīng)在月球和行星探測開始行動，并有所創(chuàng)舉。其余幾個領(lǐng)域，包括對小行星的探測、對太陽的探測、對太陽系邊緣的探測，中國科學(xué)家都很感興趣，但還在趕超的階段。

其中，對小行星的探測，很重要的一個目的是開展相關(guān)研究，避免小行星撞擊地球。2020年10月20日，美國國家航空航天局（NASA）發(fā)射的“奧西里斯-REx”（OSIRIS-REx）探測器成功采集到小行星“貝努”（Bennu）表面樣本，并將返回地球。這是美國首次采集到小行星樣本，此前世界上僅有日本的探測器成功采集到小行星樣本并將其帶回地球。

“貝努”是一顆外觀近似菱形的小行星，直徑約510米，它的軌道近日點與地球軌道比較接近，據(jù)估算在2175年-2199年的區(qū)間有2700分之一的概率撞擊地球。“如果我們先把它的成分等情況研究清楚，在接下來100多年的時間里做好對付它的準(zhǔn)備，我想人類保衛(wèi)地球的把握還是比較大的?！碧战ㄖ姓f。

當(dāng)下?lián)碛猩羁仗綔y能力的國家不止一個，如何和平地開發(fā)利用太空，也成為擺在我們面前的現(xiàn)實話題。

中國已經(jīng)規(guī)劃了對小行星的探測，能否成為世界上第三個實現(xiàn)小行星采樣返回的國家，人們將拭目以待。

要去往比月球、火星更遠(yuǎn)的深空，運載火箭的發(fā)展是關(guān)鍵。吳艷華表示：中國目前是充分利用長征五號、六號、七號新一代運載火箭技術(shù)，完善無毒無污染新型火箭序列，進行重新整合，保證新一代運載火箭能夠形成序列化，滿足各種軌道、各種重量飛行器的發(fā)射任務(wù)。

例如，2020年12月22日，在文昌發(fā)射場首飛成功的長征八號，是一款專門為太陽同步軌道設(shè)計的新型運載火箭，主要面向具有國際競爭力的商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。而序列的下一個“長征九號”，就是計劃中的中國的重型運載火箭。

“目前，化學(xué)燃料的潛能開發(fā)已經(jīng)接近盡頭。如果我們要探測太陽系的邊緣，不能再像當(dāng)年美國的兩個‘旅行者探測器一樣飛行40多年，那太慢了。如果要實現(xiàn)突破，航天人在運載能力領(lǐng)域的攻關(guān)目標(biāo)應(yīng)該放在小型受控核聚變動力火箭上。”陶建中說。

小行星“貝努”有可能在百余年后撞上地球， 我們該怎樣拯救人類？

關(guān)于中國未來的星際探測，吳艷華表達(dá)了他的個人理解，主要是三個字：“勘、建、用”。“勘”就是勘察月球和其他星球的環(huán)境，包括空間環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境及人類關(guān)注的各種輻射等，這是我們探索的最主要目的?！敖ā本褪且ㄔO(shè)，形成一定的基礎(chǔ)設(shè)施能力。比如嫦娥四號的鵲橋衛(wèi)星，就能提供持續(xù)不斷的月地測控通信能力?！坝谩敝饕墙鉀Q地外資源能不能供人類利用和開發(fā)。

當(dāng)下?lián)碛猩羁仗綔y能力的國家不止一個，如何和平地開發(fā)利用太空，也成為擺在我們面前的現(xiàn)實話題。

挑戰(zhàn)近在眼前。2020年10月13日，美國航天局與澳大利亞、加拿大、意大利、日本、盧森堡、阿聯(lián)酋和英國7個國家的航天機構(gòu)簽署了有關(guān)探索月球的《阿爾忒彌斯協(xié)定》。根據(jù)協(xié)定，上述國家將參與美國重返月球的“阿爾忒彌斯”計劃;該協(xié)定還概述了未來探索月球及其他領(lǐng)域的行為。

陶建中表示，《阿爾忒彌斯協(xié)定》中有部分條款值得警惕：例如，八國要在月球劃定“安全區(qū)”，在這個區(qū)域內(nèi)“互不沖突”，這實際上是在月球上劃分勢力范圍、“跑馬圈地”。有的條款表面上寫得沒什么問題，例如“保護歷史遺跡”，規(guī)定的是某國在月球上的探測器遺跡附近，其他國家不要去，這實際上還是在“圈地”。至于約定各國對月球的“開采權(quán)”，就更加令人擔(dān)憂。

針對該協(xié)定，俄羅斯航天局局長德米特里·羅戈津（Dmitry Rogozin）在推特發(fā)文稱：“無論是月球還是伊拉克，入侵的本質(zhì)是一樣的?！彼J(rèn)為美國牽頭制定此協(xié)議，實際是在嘗試?yán)@過聯(lián)合國的《外空條約》。英國《金融時報》也撰文指出：任何不包括主要航天國家的國際協(xié)議，只會加劇分裂。

中國國家航天局新聞發(fā)言人許洪亮表示：中國航天一直按照“共商、共建、共享”的原則來開展相關(guān)國際合作。在嫦娥五號任務(wù)實施中，中國與歐空局、阿根廷、納米比亞、巴基斯坦等國家和國際組織開展了測控領(lǐng)域的協(xié)同合作。后續(xù)，中國將依據(jù)月球樣品及數(shù)據(jù)管理辦法，廣泛征集合作方案，鼓勵國內(nèi)外更多科學(xué)家參與科學(xué)研究，力爭獲得更多科學(xué)成果。

根據(jù)《外空條約》，外空資源是人類的共同財富。他說：中國國家航天局與40多個國家簽訂了140多份合作協(xié)議，并且深度參與了18個國際組織的相關(guān)工作。月球樣品是我們?nèi)祟惞餐呢敻唬覀冊敢庖云降然ダ?、互惠互利的方式，與國際同行開展合作。