为载人登月探路：嫦娥五号轨道器进入新轨道，可无动力回地球

一年多前，当嫦娥五号上升器成功从月球表面点火起飞之际，航天科技集团董事长吴燕生感慨道，这标志着中国首次掌握了地外天体起飞技术，中国人独立自主完成载人登月、建立月球空间站，甚至走向更为深远的太空将不再是梦。

嫦娥五号上升器月面起飞历史画面

的确，嫦娥五号承载了太多航天梦想，这是一款人类飞向深空规模最大的无人探测器，其具备的一系列技术指标很多都达到了世界领先水平，虽为无人探测器但却为以后实施包括载人登月任务在内的其它更为复杂的深空任务奠定了坚实基础。

嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、上升器、着陆器四大舱段组成，发射质量8.2吨，先后完成了发射入轨段、地月转移段、近月制动段、环月飞行段、着陆下降段、月面工作段、月面上升段、交会对接与样品转移段、环月等待段、月地转移段、再入回收段总计11个阶段任务，是我国迄今为止最为复杂的深空探测器，任务的成功标志着嫦娥探月工程绕落回三步走计划的圆满实现。

嫦娥五号探测器的11个任务阶段

上述11个任务阶段在不久的将来也是载人登月任务需要经历的任务阶段，因此说嫦娥五号奠基载人登月，这丝毫不是什么夸张。

嫦娥五号的奠基价值还在延续，轨道器是嫦娥五号的服务模块，也是总控模块，可以将其视为嫦娥五号的太空摆渡车，探测器整器进入环月轨道、环月轨道交会对接、环月等待段、月地转移等飞行阶段轨道器居功至伟，在完成月地转移段任务分离携带1731克月壤样本的返回器之后，轨道器的工作还没有结束，如果以时间尺度来衡量，此时它的新阶段工作才刚刚开始。

嫦娥五号轨道器分离返回器画面

轨道器分离返回器之后随即进行了机动规避，此时轨道器的推进剂余量是200公斤，这是什么概念？

嫦娥五号四大舱段之一的轨道器发射质量4.25吨，推进剂携带量3吨，也就是说该舱段的干重是1.25吨，如此规模的探测器携带200公斤推进剂，几乎等同于一颗全新状态的探测器。

嫦娥五号探测器的四大结构

完成机动规避后，轨道器进入到一条绕地球运行的大椭圆轨道，为其踏上新征程创造了有利条件。

数天之后轨道器进入长期运行管理阶段，经过约88天的长途跋涉之后，轨道器来到了新的目的地，这里是距离地球约93.67万公里的日地拉格朗日L1点李萨如轨道，在这里轨道器实现了我国首次日地L1点环绕探测，验证了一系列此前未曾涉足的轨道控制技术，获取了日地L1点测控链路环境、太阳辐照环境等就位探测数据，同时一大批元器件经受了此处复杂空间环境的在轨实际测试，为后续深空探测器的研制积累了数据。

在环绕日地L1点飞行期间，轨道器利用监视相机拍摄了太阳翼、地月合影、太阳等摄影作品，为人类解锁了新的太空视角。

轨道器在日地拉格朗日L1点运行轨道拍摄的太阳翼

轨道器在日地拉格朗日L1点运行轨道拍摄的地月合影

轨道器在日地拉格朗日L1点运行轨道拍摄的太阳

完成为期约半年多时间的绕日地L1点飞行拓展任务之后，轨道器再次动身重返地月系，这又是一次长途跋涉，最终飞掠月球来到了距离地球约37万公里的椭圆高地球轨道，运行一个多月后再次飞掠月球变轨至绕太阳运行的公转轨道。

这还没有完，不知疲倦的轨道器随后再次变轨至环月大幅值逆行轨道，这条轨道是很耐人寻味的，该轨道有着长期稳定、入轨能量低，是可以应用于载人登月任务的自由返回轨道。

轨道器变轨遥测图像

载人航天，人命关天。半个世纪前，NASA第3次载人登月任务飞船阿波罗13号在地月转移飞行期间服务舱出现了不可逆转的故障，宇航员差点殒命太空，出于灵活选择落月点的任务考虑，当时飞船并没有运行在地月自由返回轨道，最终是借助着陆器发动机进入地月自由返回轨道成功回到了地球。

阿波罗13号分离服务舱后，宇航员对损毁的服务舱成像。

运行于近地轨道的载人飞船如遇紧急情况，航天员随时都可以乘船撤离，而属于深空领域的载人登月任务就不同了，其对于推进剂的消耗以及轨控动力系统的可靠性非常敏感。

嫦娥五号轨道器进入的环月大幅值逆行轨道有一个特点就是在载人飞船轨控发动机故障情况下，不需要轨道机动也可自由进入月地返回轨道。显然，轨道器进入该轨道还是在为载人登月任务“探路”。

阿波罗13号的自由返回轨道

相较于半个世纪前的阿波罗载人登月，如今又有了新的变化，载人登月飞船的乘员舱与登月舱将分开发射，因为后者基于重复使用需求，将部署于环月轨道，这意味着载人飞船将没有完整备份可用的动力系统（阿波罗十三号的登月舱动力系统），因此对于自由返回轨道的应用需求会更旺盛。

文章开头提到，我们也有建造月轨空间站的需求，环月大幅值逆行轨道的低入轨能量优势将得到进一步发挥，货运飞船进入这条轨道后推进剂消耗量可以最小化。

嫦娥五号轨道器

嫦娥五号探测器由于执行的采样返回主任务是短周期任务，因此其设计在轨飞行时间余量并不长，是3个月，而实际上轨道器运行至今已一年有余，一次发射任务完成多领域空间探测任务，进一步体现了我国低成本高效办航天的优良传统。

在世界上，低成本办航天还有一个例子，那就是印度航天，代表产品就是月船二号，该探测器号称是成本最低的月球探测器，最终着陆任务失败。他们的低成本与我们的低成本有着天壤之别，他们是精打细算在研制测试费用上节省，结果该做的试验没有做，或者没有做到位。

月船二号失控撞向月球表面

印度月船二号登月任务，看似低成本，换来的结果是失败，接下来还要重新研制测试月船三号，将失败成本算进去这还是低成本吗？

反观我们的低成本办航天不是在研制测试成本上扣扣搜搜，而是从确保高可靠、高成功率，以及多任务拓展上下功夫，一次任务多目标实现，类似嫦娥五号轨道器的拓展任务，对于我们而言并不是第一次，多年前还有嫦娥二号的拓展任务也是如此。

嫦娥五号月轨交会对接与样品转移试验

嫦娥五号月轨交会对接与样品转移试验

简而言之低成本办航天不是少花钱，而是要把钱花在刀刃上，该花的钱我们一样不会少。比如，服务深空探测器研制的地外天体着陆试验场一个不够用就建两个，大型AIT中心的服务能力不仅能满足当下的各类大型航天器，甚至未来二十年的超大型航天器也能满足需求。

地外天体着陆综合试验场

正因为我们的根基扎实，所以才有了空间探测任务的连战连捷，从而持续加速我国航天的发展步伐。未来八年时间内我们可以见证的奇迹还会有很多：天宫空间站、嫦娥探月四期、载人登月、国际月面科研站、小行星采样返回、火星采样返回……