「今年,我們將要發射嫦娥五號,軟著陸在月球上,隨後取樣返回。」中國科學院院士歐陽自遠日前強調,嫦娥五號將實現四個重大的首次突破,包括在月球表面自動採樣、從月面起飛,在38萬公里外的月球軌道上進行無人交會對接,以及帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球,四項前所未有的創舉。
7月5日出席在山東日照舉行的「2019軟件定義衛星高峰論壇」,針對嫦娥五號任務的全過程、關鍵點,歐陽自遠表示,嫦娥五號現已完成突破的核心技術,總計有:運載發射、地月轉移、近月制動、環月飛行、月面下降、月面採樣、月面上升、交會對接、環月等待、月地轉移、軌道分離及再入回收等12個部分。
正面著陸超越「阿波羅」
地球距離月球平均距離為38.44萬公里,嫦娥五號不僅將降落月球、取樣,然後返回地球,難度可想而知。「整體載荷8.2噸,會採用新運載火箭,在海南文昌發射中心發射。」歐陽自遠指出,擔任嫦娥火箭發射任務的長征五號火箭,總長56.97公尺、起飛重量863噸、箭體直徑5公尺,將捆綁4個助推器。
今年初嫦娥四號探測器在月球背面順利著陸、創造歷史,嫦娥五號則將選擇在月球正面著陸。歐陽自遠描述,「我們選擇的著陸點距離美國『阿波羅計畫』6次的著陸點有較遠的距離,距離大概1000多公里之外,那裡會有新的現象、會有新的發現。」
人工智慧更上一層樓
軟著陸,實際上出自於人工智慧的自主決策;嫦娥3號展開的月面軟著陸,為嫦娥五號的著陸累積可供參考的豐富經驗。歐陽自遠表示,「探測器非常聰明,它會一直晃來晃去的拍照,琢磨這個地點安全不安全,如果4個點不能在一致的水平面上,是會翻車的。」
經由嫦娥3號的實踐證明,人工智慧自主決策的方式,足以完成探測器的四條腿安全地落在一個水平面上,進而安全著落。嫦娥4號則根據月球背面山多的特點進行調整,兩者均完成影片、獲取月面數據,自主決策、選擇落月點的任務。歐陽自遠形容,探測器持續計算,邊走邊找,最終作出判斷與決策。
「到了月球以後,探測器會用電鏟鏟取土壤,另外自動打鑽取岩芯。」歐陽自遠指出,全部的樣品將會放在最頂上的返回艙裡,進行無汙嚴密封裝。嫦娥五號的採樣為複合式,搭載深孔鑽取式、鏟挖式複合功能採樣器聯合完成採樣。此一鑽探過程已在實驗室裡反覆進行試驗,畢竟人們對月表之下情況尚不得而知。
「針尖」對接飛船 嫦娥展神通
預計今年內發射的嫦娥五號,不僅將降落月球、取樣,並將返回地球,也讓各界對於探測器屆時如何「月面上升」、「交會對接」備感好奇。5日在山東日照登場的「2019軟件定義衛星高峰論壇」,中國科學院院士歐陽自遠表示,嫦娥五號採樣結束後,「還回不到地球」,畢竟不可能登月時即攜帶足夠返回的燃料。
關於「月面上升」,歐陽自遠指出,嫦娥五號透過上升器,將在月球表面進行首次月面起飛,但只能進行短距離的飛行。「只有一個辦法,進入月球後,會有一條『飛船』在月球空間等候跟它交會對接,並轉移月壤。」兩者間的對接,將是「針尖」對「針尖」的對接,地球上根本無法提供資料、測控支援,只因「看都看不見」。
至於「交會對接」的過程,則必須全靠嫦娥五號自身來完成。歐陽自遠形容,嫦娥五號會有一個「大腦」與一雙「眼睛」。測量敏感期如同「眼睛」般提供精確的資訊,交由嫦娥五號的「智慧大腦」完成自主控制。
此外,2014年發射的嫦娥五號探月試驗飛行器,成功驗證跳躍式彈道技術,足以克服對接後的返回艙回到地球,遇到大氣層高速摩擦的問題。歐陽自遠語帶樂觀地認為,「通過環月衛星探測、月面軟著陸探測與月球車勘察、月面軟著陸探測與採樣返回的實施,為我國載人登月和月球基地建設積累經驗和技術。」(記者/賴廷恆)