“嫦娥工程”：在月球软着陆究竟难在何处？

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“嫦娥工程”：在月球软着陆究竟难在何处？

 在安徽省科技馆一楼“科技强国”展厅，观众按下“嫦娥号”展品的一个按钮，“嫦娥五号”月球探测器模型从空中缓缓降落，轻轻着陆。看似简单的过程，却凝结了中国航天人近20年的智慧与汗水，更承载了几千年来中国人的星辰大海之梦。

2004年1月23日，中国探月工程正式获批立项，并被命名为“嫦娥工程”，计划开展无人月球探测、载人登月、建立月球基地三个阶段的工作，中国人的飞天之梦翻开了全新的一页。

自“嫦娥工程”启动以来，已成功完成第一个阶段的前三期工程任务，实现了绕、落、回三个步骤。

2007年10月24日，我国第一个月球探测器——嫦娥一号绕月探测器由长征三号甲火箭送入太空，拉开了中国人探索月球的大幕；此后的13年里，我国相继成功发射嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号。其中嫦娥三号携带着我国第一辆月球车——玉兔号，成功实现在月球软着陆和巡视探测；嫦娥四号携带着玉兔二号月球车去往了人类从未去过的月球背面，成功实现人类探测器首次在月球背面软着陆。而嫦娥五号探测器落月后，则执行月面采样返回任务。这是我国航天最复杂、难度最大的任务之一。它经历了11个阶段、20多天的在轨飞行，最终，返回器带着1731克月壤顺利回归，收获了研究月球乃至太阳系行星的宝贵科学样品。中国探月工程圆满完成了“绕、落、回”的最后一步，我国也成为世界上第三个实现月球采样返回的国家。

在安徽省科技馆三楼“嫦娥工程”展区，设置了“嫦娥绕月—变轨飞行”“玉兔二号”月球车探月，“嫦娥”采样归来等展品，让观众在互动中，更直观了解“嫦娥五号”从地球发射入轨到最终返回器再入回收的复杂历程，以及玉兔二号月球车如何完成巡视探测任务等，让观众在趣味游戏中进一步认知我国的探月工程。

在整个无人月球探测阶段，实现航天器在月面软着陆至关重要，也是当时摆在探月工程团队面前的一道难题。

1966年，苏联发射“月球9号”，人类历史上第一次成功实现月面软着陆。“月球9号”着陆前弹出气囊，通过在月面弹跳，保护着陆舱的安全，这是在连续失败11次之后，来之不易的成功。而美国在阿波罗载人登月之前，为了突破月面软着陆技术，也经历过6次失败。在地外天体软着陆，是航天技术高难度的挑战，也是深空探测绕不过去的关口。承担中国第一次月面软着陆任务的“嫦娥三号”探测器从立项之初就被这个难题深深困扰。怎么能保证探测器安全平稳地着陆月面而不翻车呢？

在地外天体着陆，关键是减速。对此，科研人员设想了多种方式，比如利用气囊着陆、空中吊车着陆、用着陆腿着陆等；在这三种方案中，气囊会限制着陆器的重量，而吊车技术又过于复杂，最后中国选择了用着陆腿着陆。但这一方案也存在很多棘手问题。首先，着陆腿着陆的方案中，减速必须使用发动机。在地球上着陆可以用降落伞来减缓速度，但月球上没有空气，只能靠发动机反推来实现平稳的降速。这中间的核心问题是必须保证动力系统是可以变化的，也就是说必须研制出可变推力的发动机。就像我们平时开车一样，速度必须可以根据需要随时换挡减挡。变推力发动机成为嫦娥三号软着陆的第一道关键技术。但当时中国没有现成的变推力发动机，一切都要从零开始研发。最后经过几年的摸索钻研，反复试错，终于由航天六院研制出了变推力发动机。

软着陆有了第一道关键技术保障，但还远远不够，即便能让探测器平稳降速，但最后落下的阶段仍有危险。当年苏联之所以失败很多次，就因为他们几乎是盲降。为了实现让探测器睁着眼睛落下去，并在极短的时间内寻找到平整的着陆点，科研团队历经4年，研制出了三维激光成像技术，解决了这一难题。

但大家还是不放心，如果没有拍摄清楚怎么办？还是有翻车的风险。还有最后一重保障，那就是“着陆腿”。航天五院总体部设计了当时国际上最为先进的“腿式着陆缓冲机构”，但关键是要研发一种具备较高强度以及超高塑性的缓冲拉杆材料。

研发这一特殊材料的任务落到了中科院合肥物质院固体物理研究所的身上。该所特种航天金属材料团队接到任务后，历时3年，攻克一个个难关，研制出一种“高效吸能合金”材料，同时具备高强度、高塑性，在受力的情况下可以自动拉伸，满足了探测器着陆的苛刻条件，成功保障了嫦娥三号在月面软着陆。这种材料被命名为“嫦娥钢”。后来，合肥物质院固体物理研究所研发的新一代“嫦娥钢”又助力“天问一号”成功在火星着陆。

“嫦娥钢”的成功研制充分展示了安徽在科技创新、智能制造上的强大实力，这也是安徽空天信息领域快速发展的一个缩影。

从环绕月球拍照片，到世界首个航天器着陆月球背面，再到成功带回月球“土特产”，中国探月工程历经近20年，“绕、落、回”三步走战略圆满收官。如今，探月人仍步履不停，嫦娥六号计划2024年实施发射，执行月球背面采样返回任务。接下来我国还将实施嫦娥七号和嫦娥八号任务，并与多个国家合作，逐步在月球南极建设国际月球科研站。而更让人期待的是，2030年前我国将实现载人登月。望月千年的中国人，终将用现代航天科技实现九天揽月的梦想。

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