1972年12月14日22时54分37秒，阿波罗17号载人登月飞船上升级发动机点火，坐在舱内的尤金·塞尔南与哈里森·施密特是迄今为止人类最后一批登上月球的宇航员。时隔三年多后1976年8月18日6时36分月球-24号飞船着陆月面，这是人类迄今为止最后一次月面采样返回任务。

月球-24号模型

辉煌的历史永远属于过去，算起来人类已经有四十四年没有再更新月壤样本，而这一次翻开人类太空历史新篇章的将是中国航天人。

进入21世纪以来中国航天毫无疑问是引领人类探月事业的先锋力量，自2004年正式启动嫦娥探月工程以来的十六年时间里，中国航天月球探测器发射数量最多、登月成功率最高、取得成就最大、开拓创新力度最大。

嫦娥二号拍摄的月表照片

嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥五号T1、嫦娥四号五次探月任务五战五捷，连续突破掌握了绕月飞行、月面软着陆、月面巡视、月地轨道返回等一系列核心工程技术。

嫦娥三号

其中嫦娥四号更是代表人类首次登陆月球背面，时至现在该探测器已经在月球背面连续稳定运行23个月昼任务期，目前正在执行第24个月昼工作任务。在去年第12个月昼工作任务中玉兔二号刷新了人类月球车月面工作时长纪录，再有一个多月时间嫦娥四号将迎来两周年任务时间节点。

嫦娥四号着陆器与玉兔二号月球车

就在此时此刻即将执行嫦娥五号月球采样返回任务的长征五号遥五运载火箭正在海南文昌发射场101工位中引弓待发，根据任务发射窗口安排，它将于本月24日凌晨4点至7点时段出征太空。

长征五号遥五运载火箭

为什么中国航天能够成为引领人类21世纪探月事业的先锋力量？作为嫦娥探月三期工程收官之作的嫦娥五号将是解答这一问题的最强注脚。

为保障嫦娥五号任务顺利实施我们建设了探测器系统、运载火箭系统、发射场系统、测控与回收系统、地面应用系统共五大系统，其中任意一个系统都不是一般国家可以玩得转。

先来看看探测器系统，嫦娥五号发射质量8.2吨，是嫦娥三号/四号发射质量的两倍有余，与神舟载人飞船体量相当，由轨道器、返回器、上升器、着陆器四大舱段组成，探测器研发生产配套单位超过千家，是我国航天工业的集大成者。

嫦娥五号渲染图

嫦娥五号最突出的性能优势就是可以携带4公斤月壤样本返回地球，这是什么概念？

苏联最先进的月球-24号探测器只携带0.17公斤月壤样本返回地球，即便以嫦娥五号2公斤月壤样本任务目标计算，也是月球-24号的将近12倍，为什么同为月球无人采样飞船差别这么大？

因为在此之前人类没能攻克月球轨道无人交会对接技术，月球-24号采用的是月面起飞直接返回方案，上升器要带着返回舱以及推进舱死重直飞地球，导致月壤样本重量受到很大限制。

月球-24号月面起飞效果图

嫦娥五号则应用了具有世界领先水平的月球轨道无人交会对接技术，收纳月壤样本的上升器无需携带返回舱，而是与环月飞行的轨返组合体交会对接，尔后在轨实现样本自动转移至返回舱，再由返回舱携带样本返回地球。

上半部分是嫦娥五号上升器

为此航天科技八院专门研制了抱爪式空间轻小型弱撞击对接机构，这是一种完全迥异于神舟载人飞船异体同构周边对接技术的对接机构，可以自动完成捕获、校正、锁紧、样品转移等一系列操作。

嫦娥五号月球轨道交会对接

要在远离地球38万公里的月球轨道完成上升器起飞、上升器与轨返组合体精确定轨、月地轨道转移飞行、返回舱再入地球大气等一系列高难度深空操作则离不开五大系统之一的测控与回收系统。

测控系统是自火箭发射至返回舱着陆的23天任务周期内全程使用的核心系统，对嫦娥五号任务成败起着决定性作用。

航天测控是指对运载火箭或航天器的飞行状态进行跟踪、测量并控制其运动和工作状态，在实施嫦娥探月工程之前我国航天器部署的最高轨道就是3.6万公里地球静止轨道，采用的是S频段统一测控系统，最远作用距离不超过8万公里。

西安卫星测控中心

在首次环月探测的嫦娥一号任务中科研人员采用联合干涉测量方法，将S频段统一测控系统与我国已有的VLBI天文观测网组合使用，用最小代价掌握了40万公里级地月空间测控能力，但该系统测量精度有限，难以满足后续登月、月球采样返回等深空任务需求。

VLBI天文观测网上海天马射电望远镜

为此早在嫦娥探月二期工程中我们就开始打造一张覆盖全球的深空测控网，主要是布局喀什、佳木斯、内乌肯萨帕拉兴建三座深空测控站。

佳木斯深空站配置有口径66米的大型射电天线，该天线不仅能轻松覆盖地月空间，最远测控距离甚至超越火星直抵太阳系边际空间的冥王星。

佳木斯深空站

喀什站原先只有一座35米口径射电天线，服务地月空间测控问题不大，但我们的目标显然不止于此，就在天问一号火星探测器飞行里程突破3亿公里之际，喀什站深空天线组阵也正式落成投入使用。

喀什深空天线组阵

喀什深空天线组阵新建了3座35米口径全可动射电天线，加上原有1座35米口径深空天线，四座天线组合使用可以达到等效66米口径天线的数据接收能力，也就是说喀什站追平了佳木斯站的测控作用距离，那么为什么要这么费劲新建3座天线，直接上马66米天线不好么？

要知道单一大口径天线虽然作用距离远，但灵活性不及天线组阵技术，目前我国在轨航天器规模已经位列世界第二，多目标测控需求呈几何级扩大，深空探测任务也日渐增多。

嫦娥五号的四大舱段

以嫦娥五号为例，该探测器4个舱段届时要以单独实体状态在广阔的地月空间联合行动，在采样返回任务实施阶段还有嫦娥四号、天问一号测控任务，而天线组阵不仅能联合作战更能单兵作战。

内乌肯萨帕拉深空测控站是我国的一座境外站点，它位于南美洲阿根廷内乌肯省拉斯拉哈斯市以北60公里处，隶属于巴塔哥尼亚高原区。

内乌肯萨帕拉深空站

该站配置有一座35米口径天线，站点根据现地地形规划建设了机房天线区、机房区、人员生活区三个功能区，项目已于2017年建成投入使用，投资3亿美元。

布局海外的需求点是扩大测控覆盖范围，主要基于地球自转原理，完成内乌肯萨帕拉深空站项目后我国深空测控网覆盖率提高到了90%，成为世界第二个独立拥有布局全球深空测控网的国家，由此可见中国航天的蓬勃雄心。

我国深空网全球覆盖率90%

深空测控网服务常规月球探测任务显然已经足够，但嫦娥五号并不常规，因为它是采样返回任务，对测控距离的要求虽然不及数亿公里级的天问一号，但对测控范围的要求却更为严苛，因此我们又布局了一系列海外站点。

为满足嫦娥五号发射入轨测控需求，远望航天测量船队三船齐发。目前远望6号正在菲律宾以东测控海区待命，远望5号则在南太平洋测控海区，远望3号正在向测控海区快速机动。

三艘远望航天测量船齐上阵

嫦娥五号采样返回是一场为期23天的太空接力赛，需要一气呵成完成11个高难度动作，这里面包含了23次轨道机动，以及6次航天器重大分离任务，其中最后一关就是再入大气层返回地球。

嫦娥五号返回舱采用的是半弹道跳跃式再入返回轨道，返回舱将于南大西洋上空5000公里高度与轨道舱分离，并在索马里以东海域上空120公里高度首次再入大气层，远望6号完成长征五号遥五火箭发射测控任务后将机动至该海区，它将在这里利用雷达和光学设备监视返回舱飞行状态，为判断返回舱能否成功起跳提供数据依据。

嫦娥五号T1返回舱再入返回弹道

随后布置在巴基斯坦卡拉奇站点，以及青藏高原机动站点的测控设备将对返回舱首次出黑障后进行快速捕获，紧接着着陆末区的测控设备将对返回舱二次再入前后飞行状态、二次再入轨迹进行精确测量进而解算返回落点。

为进一步提高测量精度，欧空局所属南美法属圭亚那库鲁测控站、西班牙马斯帕洛马斯测控站也将参与嫦娥五号测控任务。

需要指出的是欧空局参与嫦娥五号测控是锦上添花而不是雪中送炭，与日本、印度等不具备独立全球覆盖测控能力的性质完全不同。

欧空局两座测控站也将助力嫦娥五号

可以看到为服务嫦娥五号任务一张布局整个地球的空天大网正张网已待，返回舱最终将落入位于内蒙古的四子王旗主着陆场。

本月10日酒泉卫星发射中心搜救回收分队就在这里展开了一次夜间模拟回收演练，12台猛士越野车、一台返回舱吊车、一台通信车分成3个地面机动小组，通过连续6次落点预报逐步缩小机动半径，最终圆满完成了模拟返回舱回收任务。

酒泉卫星发射中心搜救回收分队

需要指出的是我国并非只有一个返回舱着陆场，除四子王旗主着陆场外还有位于额济纳旗的东风着陆场，长征七号首飞任务中搭载的新一代载人飞船缩比试验船、长征五号B遥一首飞搭载的新一代载人飞船试验船都曾在这里着陆。

回收模拟返回舱

嫦娥五号虽然是无人返回舱但依然需要按照载人标准进行回收工作，意义不言而喻，而此次任务也是四子王旗着陆场首次迎接从月球轨道归来的航天器。

话说在嫦娥五号任务中五大系统谁的功劳最大？这是公说公有理婆说婆有理，但航天界有一句放之四海而皆准的逻辑，那就是“运载火箭运力有多大，航天舞台就有多大”。

本月17日，在长征五号遥五运载火箭垂直转运活动采访中，该型火箭总体主任设计师黄兵感慨地说道，长五的初心就是瞄准我们的嫦娥五号。

长征五号遥五火箭最后一次全区合练画面

长征五号还有一个初心就是服务天宫空间站在轨建造任务，去掉二子级的长征五号B近地轨道运力达到25吨，能够发射20余吨的空间站舱段。

然而与近地轨道相比长征五号的高轨运力更加抢眼，其地球同步转移轨道运力达到了14吨，放眼世界具备这一运力的现役火箭除长征五号之外眼下只有大洋彼岸的重型猎鹰与德尔塔-4，也就是说地球同步转移轨道运力突破10吨的国家只有两个，而我们就是其中之一。

长征五号高轨运力跻身世界一流

也正因为长征五号出色的高轨运力使得它能够将重达8.2吨的嫦娥五号直送地月转移轨道，也能将人类迄今为止最大吨位的天问一号火星探测器直送地火转移轨道。

前几日在长征五号遥五火箭的报道中少有地公开了二子级动力系统画面，而它就是长征五号高轨运力之所以彪悍的重要原因。

长征五号遥五二子级YF-75D氢氧发动机

长征五号除四枚助推器使用液氧煤油燃料，一子级与二子级两个核心级使用的都是液氧液氢燃料，而后者天然地具有高比冲优势，氢氧热值也很高，且有密度小、重量轻的优势，简而言之这样的组合就是四两拨千斤。

一子级两台YF-77氢氧发动机在长征五号B型遥一任务中从点火到入轨可以打满全场，在四枚大号助推器助力下轻松拿下25吨级近地轨道运力，二子级在此基础上更进一步，两台YF-75D氢氧发动机采用先进的膨胀循环模式，相较于其他循环模式具有更加优异的结构重量低、高可靠、低成本优势，进一步放大氢氧二子级优势，这才使得长征五号高轨运力跻身世界一流，相较于长征三号乙5.5吨的地球同步转移轨道运力，一举提高了2.5倍多。

大火箭冲刺四连胜

在长征五号遥五运载火箭转运现场可爱的航天人们打出了“超越梦想飞，誓夺四连胜”的标语，不知不觉自2019年12月27日以来不到一年的时间里，我们已经拿下长征五号遥三、长征五号B遥一、长征五号遥四三连胜，大火箭终于彻底迎来了浴火之后的重生，新一代金牌火箭正在养成中。

前面提到四子王旗首次承担月球使命航天器返回任务，对于文昌航天发射场来说又何尝不是第一次发射月球使命航天器，而这原本也是文昌发射场的初心。文昌相较于西昌有着更低的纬度，以及更为宽松的落区，使得文昌有更大的舞台在深空探测领域一展拳脚。

垂直总装大楼中的长征五号遥五

五大系统中还有“地面应用系统”，该系统主要由国家天文台负责，承担数据处理中心的职责，比如有效载荷在轨运营与管理、跟踪卫星实时接收下传数据、负责数据预处理与管理、科学研究，这些任务最核心的就是数据接收系统，主要由密云与昆明两座数据接收站组成，它们分别配置一座40米口径天线与一座50米口径天线。

为进一步提高深空航天器信号接收能力，国家天文台在天津武清又布局了一座70米口径天线，它工作在S、X、Ku波段，抗干扰能力强，天线总重2700吨，甚至比一艘056型护卫舰还要重，即便如此它仍然可以实现全向转动。

今年4月进行天线吊装作业的GRAS-4

目前GRAS-4射电天线已经具备火星探测任务的数据接收能力，国家天文台优化部署70米口径天线除了服务天问一号任务，也是在为进一步实施后续太阳系其他行星际探测任务做准备，嫦娥五号也将受益于这座亚洲最大口径天线的数据接收能力。

嫦娥探月五大系统，每一个系统的投资都是以十亿为单位计算，背后庞大的航天产业链条更是再多钱也买不来的独门秘籍，而这就是为什么中国能成为人类21世纪探月先锋力量的原因。

嫦娥五号着陆器与上升器组合体

套用黑海造船厂前厂长马卡洛夫回答续建瓦良格舰时的那段话，为了完成嫦娥五号我们需要什么？

中华人民共和国、探月工程重大专项领导小组、航天科技集团八大科研生产联合体、数百个相关专业、上千家配套厂家，总之需要一个伟大的国家才能完成它。

嫦娥五号倒计时，为完成此次任务我们需要什么？五大系统缺一不可