「长征五号」携「嫦娥五号」奔月：九天探月星河阔，十六寒暑绕落回
题图：航天科技集团/探月工程
「嫦娥五号」搭乘「长征五号」火箭发射成功，执行我国首次月球采样返回任务，有哪些重大意义？
答主：我们的太空（1800+ 赞同，亲自答）
九天探月星河阔，十六寒暑绕落回！
详解嫦娥五号任务的一、二、三、四、五、六、七……
11 月 24 日 4 时 30 分，在中国文昌航天发射场，长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，火箭飞行约 2200 秒后，顺利将探测器送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅。那么怎么看这个任务的意义、难点、挑战及风险呢？数字说话……
吕姆克山
这张月球上的吕姆克山照片是阿波罗 15 号（Apollo 15）的航天员于 1971 年拍摄的。
上 2 图是这次任务的目标点：嫦娥五号将降落在月球最大的月海——风暴洋（Oceanus Procellarum）底部附近的一个直径 70 千米山丘——吕姆克山（Mons Rümker）中，这是位于月球西北角的一片暗灰色平原，月面坐标为北纬 40.8°、西经 58.1°，条件适当的时候在地球肉眼可见。
要知道，在这片火山区域，岩石和土壤的历史可能只有 12 亿年。这些样本理论上将是有史以来返回地球的最年轻的样本（12 亿年前地球上已有最低等的真核生物-绿藻出现）。
这可比美国航空航天局（NASA）的阿波罗（Apollo）6 次任务宇航员返回的样本年纪要年轻得多，后者的年龄介于 31 至 44 亿年之间。
12 亿年前的地球（南极视角）
这些样本将帮助科学家了解月球在它整个历史的晚期所发生的事情，能更好地了解地球上已经存在多细胞生物的时候，月球上发生了什么。
了解月球的历史也有助于我们了解地球和太阳系中其他天体的演变。万一发现了水或者某些生物特征证据，对地球将是个多么好的消息！！
嫦娥五号任务将有 11 个重大飞行阶段（发射、地月转移、近月制动、环月飞行、月面下降、月面采样、月面上升、交会对接、月地转移、轨道分离、再入回收 11 个部分），整个飞行过程 23 天，有 23 次重大的轨道控制和 6 次重大分离控制。
特别是嫦娥五号仅依靠太阳能，将在月球上的清晨着陆，并在夜幕降临前启动上升飞行器返回绕月轨道，这个时间段大约等同于 14 个地球日。上升飞行器将与服务舱会合，将收集到的样本转移到地球返回舱中。然后，服务舱将离开月球轨道返回地球，在到达前不久释放地球返回舱。
从月球返回重新进入地球大气层的飞行器，速度上会比从近地轨道返回的飞行器要快得多，前者的速度约为 11 千米每秒，而后者则约为 8 千米每秒。
像 NASA 的阿波罗号任务用到的载人太空舱，须要依靠强力的隔热层对舱内人员进行保护，而嫦娥五号将采取「跳过再入大气」的方式，一跳出大气层就减速下来坠落降至内蒙古。此次的着陆点将与神舟系列载人飞船的回收地点相同。
您说难不难？复杂不复杂？真难！真复杂！
还有真人版演示：
还得介绍一下胖五，真的很赞！长征五号是中国首款真正意义上的重型火箭。而且环保：液氧煤油+液氢液氧。
火箭总重 878t，个大力道也大！
比冲值 ok：助推器 YF100 海平面比冲 300s，芯一级 YF77 海平面比冲 312s，在真空中的脉冲比为 430 秒；第二级 YF75D 真空比冲 442s。
推力爽：近地轨道 25 吨，地球同步转移轨道（GTO）14 吨，地月轨道 8 吨多，多大力！
嫦娥 5 号，全重 8.2 吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成。多美！
在月球轨道上运行时，着陆器和上升飞行器将下降到月球表面，而服务舱和地球返回舱则会继续保持在轨运行。着陆器将负责钻取并收集样本，使用的仪器则是一个机械铲和可以钻入地下 2 米的钻头，采集约 2kg 的月球样本材料。
嫦娥五号着陆器还将携带 3 个科学有效载荷：
一套相机系统
包括全景相机、激光测距测速敏感器、激光三维成像敏感器等。
全景相机系统负责表取采样区域成像、表取采样过程监视和协作等科学和工程目标激光测距测速敏感器将在探测器着陆月面时提供远程距离和速度信息，有望实现国际首次在月球探测器软着陆阶段使用激光多普勒测速技术进行三个正交方向速度测量。
激光三维成像敏感器将在探测器悬停时提供月面着陆区的精确三维图像；
一个月壤结构探测仪(Lunar Regolith Penetrating Radar，LRPR)有效载荷，用于绘制地下表面图的穿地雷达；
一个月球矿物光谱分析仪
将对月球表面着陆采样区进行光谱探测和矿物组成分布分析，用来测定着陆点处矿物组成并计算出月球土壤中被锁定的水分含量。
有了这些实地测得的数据和返回地球进行进一步研究的月球样本，科学家将能够对比这两种不同方式得到的结果。
如果任务成功，中国将成为第三个从月球返回地面样本的国家。
以前只有美国和苏联实现了这一目标。美国宇航局 NASA 成功完成了 6 次载人阿波罗登月任务，带回了 382 公斤月球样本，包括岩石、岩芯样本、卵石和土壤；苏联在 1970 年到 1976 年间的三次月球任务（Luna 16/20/24）中带回 301 克月球样品。
第一个任务是 Luna 16 在 1970 年返回了约 100 克。Luna20 在 1972 年仅返回了 55 克。后来，Luna 23 在 1974 年降落了 OK，但无法获得样本。上一次执行任务 Luna 24 于 1976 年从 2 米深处收集了 170 克。
2004 年，中国正式开展月球探测计划。从 13 年前的「嫦娥一号」卫星发射升空起，到如今「嫦娥五号」探测器成功发射，「嫦娥家族」前赴后继奔赴月球。实施中，中国的月球探测分为三阶段：
第一阶段是探月，即无人月球探测；
第二阶段是登月，即载人登月；
第三阶段是驻月，即建立月球科研站。
其中，第一阶段的无人月球探测又分为三期，也就是常说的「绕、落、回」三步走。
所谓「绕」，就是要实现卫星绕月飞行探测，绕月时可利用仪器对月球拍照、观测。
13 年前，也就是 2007 年 10 月 24 日，「嫦娥一号」卫星在西昌成功发射。
2009 年 3 月 1 日，「嫦娥一号」卫星按预定计划受控撞月，为一期的「绕月探测」画上圆满句号。
完成「绕」以后，第二期的「落」立即实施，开展了「软着陆」和月球表面勘察，接收了来自地球的遥控。
「嫦娥二号」是「嫦娥三号」的先导星。2010 年 10 月 1 日，「嫦娥二号」发射成功，卫星轨道设计、导航控制、微小相机视频成像等各项技术均得到验证。
任务期间，「嫦娥二号」还与国际编号为 4179 的图塔蒂斯小行星由远及近「擦肩而过」，最近交会距离不到 1 公里，首次实现我国对小行星的飞跃探测。
2013 年 12 月 2 日，「嫦娥三号」探测器发射升空。当年 12 月 14 日，「嫦娥三号」探测器自主成功避障，安全软着陆。软着陆的第二天，「玉兔」号月球车与着陆器分离，开始月面巡视勘察。「嫦娥三号」任务的圆满成功标志着我国探月工程第二步战略目标「落」全面实现。
紧接着，「嫦娥四号」2018 年 12 月 8 日发射升空。2019 年 1 月 3 日，「嫦娥四号」探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯•卡门撞击坑内，实现人类探测器首次在月球背面软着陆。
目前，「嫦娥四号」着陆器和「玉兔二号」月球车分别于 11 月 22 日 12 时和 3 时 10 分完成第 24 月昼工作，进入月夜休眠。截至 11 月 23 日，嫦娥四号已在月球背面工作 690 个地球日，累积行驶里程 589.6 米。
第三期更为精彩，「回」并非指绕月球飞行的卫星回来，而是登上月球的探测器能够回到地球，科学家要在地球对月球样本分析，未来登月的宇航员也要随探测器返回地球。
现在的「嫦娥五号」正是承担了这样的使命，计划实现月面自动采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究。这也是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的任务之一。
通过嫦娥五号任务，我们将实现三大工程目标：
一是突破窄窗口多轨道装订发射、月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、月球样品储存等关键技术，提升我国航天技术水平；
二是实现我国首次地外天体自动采样返回，推动我国科学技术重大进步；
三是完善探月工程体系，为我国未来开展载人登月与深空探测积累重要的人才、技术和物质基础。
不过，在「嫦娥五号」发射前，2014 年 11 月 1 日早上 6 时 42 分，被誉为「嫦娥 5 号」的「探路尖兵」再人返回飞行试验返回器在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆，标志着我国已全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回关键技术。
由于我国此前尚没有地球轨道以外的航天器完成再入大气层的返回、着陆与回收经历。而月球返回器的再入返回与近地航天器再入返回相比，具有再入速度高、航程长、热环境复杂等特点。因此「嫦娥 5T」担起「嫦娥五号」的探路先锋，提前扫清技术障碍。
最终中国航天器首次以第二宇宙速度返回地球，为确保「嫦娥五号」任务顺利实施和探月工程持续推进奠定基础。
对了，还要说明的是：我国探月计划「绕、落、回」三步对应设计的 3 颗卫星一、三、五号，分别具有备份卫星二、四、六号，用来预防因突发事件而可能导致的计划拖延。
例如「嫦娥二号」是「嫦娥一号」的备用星，最后改成为「嫦娥三号」的发射做探测准备，并探测了小行星图塔蒂斯。
「嫦娥三号」已经成功完成了「落」的任务，它的备份「嫦娥四号」就去实现了月亮背面的着陆探测！替补队员一样有才哟！
和以往任务相比：
嫦娥 5 号重达 8.2 吨，而三号四号则只有 3.8 吨。所以需要胖五出山！
月球轨道上会留存轨道器和返回器，然后着陆器和上升器分离着陆月球，任务完成后，上升器会以着陆器作为发射平台，脱离月面返回月球轨道，月球的第一宇宙速度是 1.68 千米/秒，逃逸速度是 2.4 千米/秒哟；
月面采样任务和月球轨道样品交接，前者会打孔深入月面以下 2 米取样，后者需要在月球轨道上交接样品，流程复杂，难度极高。
上升器需要和轨道器对接后才能转移样品，月球轨道上对接，还是第一次操作，还要保证样品正常交接，同样是重中之重！
嫦娥五号任务有望创造的「中国首次」包括：
一是地外天体的采样与封装；
二是携地外天体的起飞；
三是月球轨道交会对接，
四是携带样品高速地球再入，
五是样品的存储、分析和研究。
上述 5 点，在我国都是首次。首次就意味着，哇喔，赞！
自 2004 年党中央、国务院批准立项以来，中国先后实施了嫦娥一号、二号、三号、再入返回飞行试验、嫦娥四号等 5 次任务，实现了「五战五捷」，加上这次「嫦娥五号」任务的成功发射，我们正努力实现中国探月工程第六次任务的圆满成功。
嫦娥家族是个大家族，除了嫦娥一号、二号、三号、四号和五号，我们还有嫦娥六号、七号和八号。其中：
「嫦娥六号」计划在月球南极进行采样返回，到底是月背还是正面，要根据「嫦娥五号」的采样情况来确定。
「嫦娥七号」是在月球南极一次综合探测，包括对月球的地形地貌、物质成份、空间环境进行一次综合探测任务。
「嫦娥八号」除了继续进行科学探测试验以外，还要进行关键技术的月面试验。中国、美国、俄罗斯和欧洲等国家都在论证，要不要在月球建立一个科研基地或者科研站，比如采用 3D 打印技术，能不能在月亮上利用月壤建房子等。
中国将通过「嫦娥八号」验证部分技术，为以后各国共同构建月球科研基地做前期探索。不过，「嫦娥八号」只是试验部分技术、演练部分功能，不是建成月球基地。
九天探月星河阔，十六寒暑绕落回。
从嫦娥一号拍摄的全月球影像图，到嫦娥二号首次实现我国对小行星的飞跃探测，到嫦娥三号成功实现落月梦想、嫦娥四号实现人类探测器首次月背软着陆揭开月球背面神秘面纱，再到嫦娥五号实现月面自动采样返回……回顾我国的探月之旅，甘苦自知但可谓精彩纷呈。
中国人，中国航天人，凭着自己那股子「精气神」，从两弹一星到载人航天，从探月工程到火星探索，从北斗导航到近地空间站，一直在笃定的前进。
在向着更高更远更具有挑战性的目标征程上，中国航天人正在前进。
在通往未来的星辰大海征途上，中国航天人正在前进。
加油！中国航天人！
本周知乎热榜 | 微信上线新表情了，华为出售荣耀了，康巴汉子「丁真」火了
戳「阅读原文」查看更多回答
加油！中国航天人！