嫦娥五号完美着陆月球，短短15分钟它都经历了什么

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主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降……嫦娥五号着陆月球吕姆克山！
12 月 1 日 23 时 11 分，在经历了为期一周的地月转移、近月制动、环月飞行之旅后，嫦娥五号探测器的着陆上升组合体成功实施在月面预定区域的软着陆。这稳稳的一落看似轻盈轻松，却凝结着嫦娥五号探测器科研人员的 " 中国智慧 "。


嫦娥五号平稳着陆于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区
嫦娥五号的落月和近月制动一样，都只有一次机会，必须一次成功。由于涉及采样后上升器的月面起飞，嫦娥五号落月的过程也是为后续上升器月面起飞选择 " 发射场 " 的过程。相较于嫦娥三号、四号，嫦娥五号对于着陆点的位置精度和平整度方面的高要求更高，需要一个着陆区域内无太高的凸起、无太深的凹坑，坡度要符合任务要求。
可以说，落月的过程就是边飞行边找寻落点，在 15 分钟内完成约 600 公里外的全程自主跳伞。
为了实现 " 选址正确，落得准确 "，嫦娥五号采用了中国航天科技集团五院 502 所已经在嫦娥三号和四号上应用的 " 粗精接力避障 " 的方式，即由制导导航与控制（GNC）系统的指挥下，着陆器和上升器组合体先是大推力反向制动快速减速，然后快速调整姿态并对预定落区地形进行拍照识别，避开大的障碍，实现 " 粗避障 "；组合体在飞到距离月面 100 米时悬停，并再次对选定区域进行精确拍照，实现 " 精避障 "；之后，再斜向下飘向选定的着陆点，在移动到着陆点正上方之后开始竖直下降，到距离月面较近时关闭发动机，然后利用着陆腿的缓冲实现软着陆。
落月的关键在于 " 平稳 " 二字。
嫦娥五号着陆上升组合体在落月时，撞击月面会形成较大的冲击力，必须设计相应的着陆缓冲系统，吸收着陆的冲击载荷，保证探测器不翻倒、不陷落，这是落月的关键技术难题。着陆缓冲机构，通俗地说就是嫦娥五号的 " 腿 "。这四条 " 腿 " 可不一般，它们有着嫦娥三号、四号的完美基因，其具有完全自主知识产权的 " 偏置收拢、自我压紧 " 式方案，保证了收拢简单、展开可靠，解决了着陆缓冲、着陆稳定性等多方面的问题。


着陆器和上升器组合体月面软着陆示意图
中国航天科技集团五院科研人员表示，与嫦娥三号的着陆缓冲设计方案相比，由于任务难度增加，嫦娥五号任务的着陆缓冲能力要求提高了 30%，但机构重量指标却减少了 5%。面临减重的难关，研制团队反复迭代，最终确保了嫦娥五号稳定可靠地完成与月球的亲密拥抱。
值得关注的是，在嫦娥五号的落月中还有两个鲜为外人所知的精妙设计。
一是，虽然表面上看是着陆器 " 背着 " 上升器软着陆到了月面，但实际上整个落月的过程着陆器 GNC 系统的工作和智能自主的指挥过程都是借助了 " 外脑 " 和 " 外眼 " 的。这个 " 外脑 " 和 " 外眼 " 分别就是上升器月面起飞时要用的 " 最强大脑 " 中央控制计算机和通过 " 看星星 " 确定自己姿态的星敏感器，这是设计人员根据 " 上升器全程陪同着陆器 " 的实际想出的妙招，既节约了成本又减轻了重量。
二是，距离月面较近时主发动机激起的月尘会污染星敏感器，从而影响上升器之后的月面起飞，所以科研人员专门设计了 " 盖子 "。在距离月面一定的高度时把星敏感器的镜头盖起来，这被科研人员称之为 " 天黑请闭眼 "，待落月之后月尘散去再通知星敏感器把盖子打开，这 " 一睁一闭 " 之间，着陆器和上升器组合体已经顺利着陆月球了。
栏目主编：刘锟 本文作者：刘锟 文字编辑：刘锟