中国探月工程官方记录人类首次登陆月球背面全过程

  12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品，采用半弹道跳跃方式再入返回，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。

  作为随着嫦娥五号返回器圆满完成月球“挖土”，带着月球“土特产”顺利回家，北京航天飞行控制中心嫦娥五号任务飞控现场旋即成为一片欢乐的海洋，大家纷纷欢呼、拥抱，互致祝贺。

  探月工程总指挥、国家航天局局长张克俭宣布：“探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功！”

  历经23天，嫦娥五号闯过地月转移、近月制动、环月飞行、月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个难关，成功携带月球样品返回地球，完成了这次意义非凡的太空之旅。

  “嫦娥五号任务既是收官之作，更是奠基之作。”嫦娥五号任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任裴照宇表示，嫦娥五号任务是我国探月工程“绕、落、回”三步走中“回”这一步的主任务，成功实现了月球表面采样返回。

  探月工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》确定的16个国家科技重大专项之一。自立项以来，国家航天局组织全国2000多家单位、数十万名科技工作人员，团结协作、集智攻关，高质量高效益完成六次探测任务，实现“六战六捷”。

  揽月而归，踏梦而行。作为我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实现了我国首次月面采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、携带样品再入返回等多项重大突破，其成功实施标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成。

  中国探月国家队——北京航天飞行控制中心为你讲述人类登陆月球背面的全部过程，以及操控月球车的幕后故事。

  月球背面隐藏着哪些不为人知的奥秘？月球车的“身体结构”是怎样的？探测器的工作原理是什么，运用了哪些前沿科技？如何在地球上与月球背面建立通信？“嫦娥四号”沿什么路线飞到月球背面？着陆点该怎么选？如何在地球上操作月球背上的月球车？“玉兔”在月背如何“睡觉”“行走”“吃饭”？月球坑中隐藏着哪些神秘物质？满满都是细节。

  从“嫦娥一号”到“嫦娥四号”，从月球车工作原理、地外天体遥操作技术到驾驶员的修炼过程，从“鹊桥”中继星的发射定点到月球背面着陆点选择，从一波三折的降落过程到“南征北战”一次次月面涉险探测，一项国家级的伟大工程正逐步在我们眼前展开，壮观的月球景观、月球车的神秘冒险之旅、震惊世界的科学发现将由近百张高清图片一一见证。

  我国载人航天、深空探测任务的指挥调度、飞行控制、分析计算、数据处理和信息交换中心。

  自1996年3月成立以来，先后圆满完成了载人航天工程4次无人飞行、3次载人飞行、4次交会对接以及空间实验室任务；探月工程“嫦娥一号”“嫦娥二号”绕月探测和“嫦娥三号”软着陆巡视勘查，探月工程三期再入返回飞行试验任务，圆满完成了“嫦娥四号”月球背面软着陆和巡视勘察飞行控制任务。今后，中心还将承担“嫦娥”三期月面采样返回任务、自主火星探测任务，以及我国空间站组装、建造和长时间运行控制工作。

  离2007 年“嫦娥一号”发射已经过去13年了，真正促使我们写这本书的却是“玉兔二号”在月球背面的软着陆，这是一个开创人类历史新纪元的时刻。作为10 多年探月历程的亲历者，大家都有这样一种冲动，就是一定要把这10多年的历程写出来。记得一位航天老专家曾经对我说，要把航天飞控由技术变成“艺术”。他所说的“艺术”是指要把航天器的飞行控制工作做得出神入化，而我们现在要做的是把“艺术”变成文学，让更多的人走近中国航天飞控团队，了解中国探月工程。

  中国的探月计划在2000年写入了《中国的航天》白皮书，按照“绕、落、回”的“三步走”战略实施。“绕”的目标是发射环月探测器，对地月转移轨道设计及月球捕获控制技术做验证，同时对月球表明上进行拍照详查，为后续降落月面准备好。“落”的目标是使用着陆器在月球表面实现软着陆，释放月球车，进行月球表面遥操作和巡视勘测。“回”的目标是采集月壤样品，并带回地球。这三个阶段逐级递升，难度也慢慢变得大。

  探月工程是一项复杂的系统工程，航天器、运载火箭、发射场、测控通信、回收着陆和科学应用系统都起着至关重要的作用。探测器飞行控制工作，是这项复杂航天任务中一个至关重要的环节。运载火箭发射升空并将探测器送入预定轨道后，后续全部飞行过程和科学探测工作都要靠飞行控制来完成。有些深空飞控任务要持续数年甚至数年，所以航天专家们常常会说“成功在飞控，关键在飞控”。

  控制航天器脱离地球引力，进入月球轨道是完成月球探测的一个重要前提，这需要把探测器精准地送入地月转移轨道。当然，最为关键的是月球捕获和动力下降控制，在月球采样返回任务中，还要完成月面起飞、月球轨道交会对接和月地转移等更复杂的控制。这给飞控中心的轨道计算和轨道控制人员带来了很大的挑战，不仅要完成高精度的轨道确定工作，还要设计出最省燃料、最为安全的轨道，为确保出现故障情况下仍能完成飞控任务，在准备正常控制方案的同时，飞控中心的轨道专家们还要准备多种预案，确保在应急情况下能完成轨道重构和应急控制。

  本书的第一章，对“嫦娥一号”到“嫦娥三号”的飞控任务进行了简要回顾。从2007年的“嫦娥一号”，到2010年的“嫦娥二号”，地面飞控人员控制卫星绕月飞行720天、8489圈，获取了2800余圈高清月球表面图像，为后续月面着陆做好了准备。2013年的“嫦娥三号”是中国首次在月球表面实现软着陆，着陆器采用了最新研制的7500牛变推力发动机，一次制动就能够进入环月轨道，这给飞行控制带来了更大的难度和风险。月面遥操作也给地面控制人员带来了很大的挑战。当然，由于月面复杂环境的影响，“玉兔一号”在月面只行走了114.8米，这给飞控人员留下了很大的遗憾，然而，他们没放弃努力，一直在寻找下一次机会。

  月球车驾驶员是飞控中心一个很特别的飞控岗位，本书通过长达一年多的跟踪，收集了大量他们在学习、训练和实际操作月球车中的经历和体会，力图通过他们的视角向读者展现月面驾驶这一特殊任务和完成这一任务所需的特殊技能。我们用“月面开车：驾驶员的修炼”一章，对月球车的构成、遥操作中主要技术的基础原理和月面科学探测的基本办法来进行了介绍，同时对飞控中心的软件系统是如何设计研制并运行的向大家做了一个简要说明。

  当然，本书的重头戏还是人类探测器首次在月球背面软着陆。2019年1月3 日“嫦娥四号”代表全人类来到了月球背面。本书对月球中继卫星的发射过程和惊心动魄的72小时月球背面着陆进行了全面回顾。月球中继星是实现月球背面软着陆的关键，在2018年5月21日发射后，地面飞行控制人员历时25天，用5次精确的轨道控制将中继星捕获在Halo轨道上，为月球背面数据通信创造了条件。月球背面的可选着陆区域很多，为什么选择冯·卡门撞击坑？主备着陆区怎么使用？如何在中继星的支持下实现月面软着陆？书中都会给出答案。

  最精彩的部分应该是第5章“玉兔二号”驾驶日记了，这一章以飞控中心月球车驾驶员的视角，使用大量拍摄的月球表面的真实影像（很多是首次发表），记录了“玉兔二号”从2019年年初开始的第1 个月昼到第23个月昼，在月面生存659天、行走565.9米所经历的事件和科学探测获得的惊人发现。这里面有突破“玉兔一号”的行走纪录、探测月球表面神秘石块、发现神秘胶状物、成为人类在月球上工作最久的月球车等精彩而有趣的故事。

  最后，我们也对中国航天未来将实施的月球永久阴影区探测任务和小行星采样返回等深空探测任务进行了展望。

  “玉兔二号”至今仍然在月球背面正常工作，在驾驶员的精心呵护下，不断前行，每个月都给我们大家带来新的发现和惊喜，它走出的每一步、拍摄的每一张照片、获取的每一个数据都是在创造人类征服太空的奇迹，我们的驾驶员们一定会用不懈的努力，让这史诗般的月背征途走得更精彩！