嫦娥奔廣寒 理大採樣器助取月壤

【11·25 維港專線】大公報記者 劉凝哲、常彧璠 報道：24日4時30分，在文昌航天發射場，長征五號遙五運載火箭搭載嫦娥五號探測器成功升空，火箭順利將探測器送入預定軌道，開啟中國首次地外天體自主採樣之旅，此次旅程預計耗時23天，嫦娥五號將採集約2公斤月球土壤返回地球。

本次任務嫦娥五號將在人類航天史上實現首次在距地球38萬公里之外月球軌道上無人交會等五個超高難度動作。當晚22時06分，嫦娥五號順利完成第一次軌道修正，已在軌約17個小時。

長征五號遙五運載火箭搭載嫦娥五號探測器成功升空（新華社）

據了解，嫦娥五號探測器由軌道器、返回器、着陸器、上升器四部分組成，在經歷地月轉移、近月制動、環月飛行後，着陸器和上升器組合體將與軌道器和返回器組合體分離，軌道器攜帶返回器留軌運行，着陸器承載上升器擇機實施月球正面預選區域軟着陸，按計劃開展月面自動採樣等工作。採樣工作完成後，嫦娥五號探測器經月面起飛、月球軌道交會對接、月地轉移和再入回收等過程，將月球樣品安全送至地球，此次旅程預計耗時23天。

首試月面起飛 「自力更生」

作為中國探月工程「繞、落、回」三步走收官之戰，嫦娥五號任務將有望實現地外天體採樣封裝、地外天體起飛、月球軌道交會對接、攜帶樣品高速地球再入及樣品存儲、分析和研究等，這在中國都是首次。

月面自動採樣封裝是本次任務最大看點，也是任務核心關鍵之一。據中國航天科技集團空間技術研究院專家介紹，科研人員為嫦娥五號設計表鑽結合、多點採樣兩種「挖土」模式。當着陸上升組合體軟着陸在月球表面，嫦娥五號開始為期約2天的月面工作，採集約2公斤月壤並密封封裝。

完成月面工作後，嫦娥五號要進入首次月面起飛上升階段。與火箭在地球起飛不同，月面起飛沒有完備發射系統，着陸器相當於上升器的發射塔架，必須依靠航天「自力更生」，實現起飛時自主定位、定姿。

「太空打水漂」助減速降落

月面起飛後，嫦娥五號將通過月球軌道交會對接踏上回家之旅。專家表示，中國此次將進行人類航天史上首次在距離地球38萬公里外月球軌道上無人交會對接。科研人員精心設計交會、對接、組合體運行、軌返組合體與對接艙分離等一系列關鍵動作，助推這次世界首創的完美對接。「這種國際上的新興方案，在地面上已經進行了上千次的模擬，但其難度卻是千里穿針，要求一氣呵成。」中國航天科技集團八院嫦娥五號軌道器技術總負責人查學雷說。

任務最後，返回器將首次帶月壤高速再入返回地球。據介紹，返回器飛向地球的飛行速度是接近每秒11公里的第二宇宙速度，遠大於從一般近地軌道返回航天器的每秒8公里第一宇宙速度。為此，科研人員創新提出半彈道跳躍式再入返回技術，就像在太空打水漂一樣，讓返回器先高速進入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然後以第一宇宙速度進入大氣層返回地面，確保嫦娥五號減速平穩降落。

據央視新聞報道，24日22時06分，嫦娥五號探測器3000N發動機工作約2秒鐘，順利完成第一次軌道修正，繼續飛向月球。截至第一次軌道修正前，嫦娥五號探測器各系統狀態良好，已在軌飛行約17個小時。

理大採樣器　揮臂取月壤

由香港理工大學科研人員專為嫦娥五號研製的「表取採樣執行裝置」，參與國家首個月球採樣返回任務！執行裝置的採樣器，用於收集鬆散和黏性兩類月球樣本。高溫近攝相機，可在樣本採集過程中發揮監察和指導功能。採樣裝置預計於12月初於月球表面揮臂取月壤。共同研發人之一、精密工程講座教授及副系主任容啟亮教授接受大公報記者的採訪時分享他的心情，是感動又驕傲。

在見證了長征五號運載火箭的發射後，容教授表示，這不但是首個月球採樣計劃，更是我國首次地外天體採樣返回之旅。對於能得到國家的支持與信任，在這次歷史性的航太項目中獲委以這項意義重大而極具挑戰的工作，他感到十分榮幸。

「不過開心之餘都有d緊張啦！」以科學家的嚴謹，容教授續指出「採樣時」與「返回時」是兩個「關鍵點」，許多不確定因素都會造成影響，「仲沒到可以鬆一口氣嘅時候」。

嫦娥五號是中國探月工程第三階段的月球探測器，這次任務是要採集約兩公斤的月球表面樣本返回地球。理大研發及製造的「表取採樣執行裝置」，則載於嫦娥五號的着陸器上，執行裝置包含兩個可抵受攝氏200度的採樣器，用於收集鬆散和黏性兩類月球樣本；兩台高溫的近攝相機，可在樣本採集過程中發揮監察和指導功能；以及初級封裝系統，用以將樣本密封並保存於樣本容器中。

在月球表面的採樣工作完成後，機械臂會透過視像引導將樣本容器提起，並放入上升器內。隨後，上升器會離開月球表面進入月球軌道，與軌道器交合對接，並將樣本容器轉移至返回器，以便將樣本運返地球。容教授表示，雖然團隊進行了最少六次裝置製造及交付，並與中國空間技術研究院專家保持密切溝通，力求盡善盡美。

多項成果 助力探月

嫦娥四號探測器成功踏上月球背面，圖為玉兔二號月球車（中國國家航天局）

理大是香港唯一擁有國際太空任務實戰經驗的高等院校，自2010年起在國家的太空探究項目方面一直不遺餘力。為支持國家的探月工程，容教授多年來與中國空間技術研究院的專家攜手研製出多項太空儀器，包括應用於2013年嫦娥三號及2019年嫦娥四號的月背探測任務的「相機指向機構系統」，以及2020年應用於天問一號的「落火狀態監視相機」。此次的「表取採樣執行裝置」由2011年起耗時7年完成，亦將應用於嫦娥六號探月任務。

港科學家能參與月壤研究

圖為玉兔二號月球車拍攝的月背圖像（中國國家航天局）

另據記者劉凝哲報道，對於嫦娥五號在月球着陸點，中國探月工程嫦娥五號任務新聞發言人、國家航天局探月與航天工程中心副主任裴照宇表示，這是根據科學家的興趣和工程技術能力來決定的。嫦娥五號月面採樣時將採用兩種方式，一種是鑽取方式，一種是表取採樣方式。其中，香港理工大學科研團隊參與了月球表取採樣的合作研究，主要是機械臂的研製工作。裴照宇表示，獲得月球樣品之後，中國將向國際社會發布月球樣品管理辦法。他相信，香港科學家一定能夠參與到月球樣品的研究中來。

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大公報  劉凝哲、常彧璠  報道

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