九天攬月 探索不止

龐之浩

嫦娥奔月，是中國古老的神話傳說，也是人類最早的登月夢想。從2004年工程立項至今，中國探月工程已經走過了二十年。

2007年10月24日18點05分，伴隨著一團紅色火焰騰空而起，嫦娥一號開始了中國首次“探月”之旅，流傳了千年的故事終由神話變成了現實。

如果說太空是一片浩瀚的海洋，那么月球就是離人類最近的島嶼。想出海，必須先踏足這座島嶼。

在這二十年中，中國已經圓滿完成了立項時制定的“繞、落、回”三步走戰略發展目標。如今，中國人九天攬月的夢想仍在繼續，正在逐步完成探月工程四期任務。

深空探測正式啟程

嫦娥一號：拍下真正的“全月球影像圖”

中國的探月之旅，始于一個夢想，成于一份堅持。

2004年1月23日，中國探月工程正式立項。這一工程的啟動，標志著中國航天向深空探測邁出了堅定的步伐。

根據《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》，中國探月工程分“繞月探測、落月探測、采樣返回探測”（簡稱“繞、落、回”）三個階段，每一步都是對前一步的深化，并為下一步奠定基礎，它們有明顯的遞進關系。

探月工程一期的任務是通過發射繞月探測器完成的。從立項到發射成功，嫦娥一號僅用了三年多的時間，創造了世界上繞月探測衛星研制的最短紀錄。

2007年10月24日，長征三號甲火箭將中國首個月球探測器—嫦娥一號繞月探測器送入太空。11月7日，嫦娥一號進入最終的環月軌道。根據飛行計劃，嫦娥一號在奔月途中，應該安排三次中途修正。由于衛星軌道控制“非常精準”，嫦娥一號只實施了一次中途修正。

嫦娥一號傳回的第一幅月面圖像，使它成為中國航天事業繼東方紅一號人造地球衛星、神舟五號載人飛船之后的第三個里程碑。

進入環月軌道后，嫦娥一號拍攝的月球照片不斷地傳回地球，讓我們得以一窺那神秘的世界。2008年7月1日，嫦娥一號完成了全月球影像數據的獲取。隨后，嫦娥一號又開展了變軌等十余項驗證試驗，為后續的探月任務積累了寶貴的經驗。2008年11月12日15時05分，由嫦娥一號拍攝數據制作完成的“中國第一幅全月球影像圖”公布，成為當時世界上已公布的月球影像圖中最完整的一幅。

在飛行的494天里，嫦娥一號環月飛行了482天，比原計劃多飛了117天。在這段時間里，它經歷了三次月食，傳回了1.37TB的有效科學探測數據。這些數據為我們揭示了月球的奧秘，填補了中國在月球探測領域的空白。

為了給后續的探月任務積累經驗，2009年3月1日，嫦娥一號受控撞擊了月球豐富海區域，成功完成了硬著陸，月球之旅圓滿結束。

中國首次月球探測工程全月球影像圖。2007年10月24日18時05分，中國首顆繞月人造衛星“嫦娥一號”在西昌衛星發射中心，由長征三號甲運載火箭順利發射升空，11月20日16時49分，成功進入環月飛行軌道后，其搭載的CCD立體相機開機工作，至2008年7月1日，完整獲取70度以上南北極區全部影像數據，補充制作月球極區影像圖，并完整傳回數據。地面應用系統對月球表面圖像數據和其他科學探測數據進行處理后，制成圖像清晰、層次分明、定位精準、數據翔實的全月球影像圖。 國家航天局 供圖

落月之旅突破關鍵技術

嫦娥三號：首次登陸一舉成功

嫦娥三號，這個充滿傳奇色彩的探測器，首次實現了中國在月球表面的軟著陸，開啟了全新的探月篇章。軟著陸探測和巡視勘察的方式，能夠直接且豐富地獲取探測數據，是其他探測形式無法比擬的，因此落月探測顯得尤為重要。

2008年2月15日，中央正式批準了以“落月探測”為目標的探月工程二期。相比一期繞月探測，二期落月探測要實現月面軟著陸和月面巡察，任務更為艱巨，技術難度和風險也更高。

嫦娥二號與嫦娥三號，作為探月二期工程的主力，肩負起了落月探測的重任。為了確保落月探測的成功，在發射嫦娥三號落月探測器之前，我國決定先通過嫦娥二號突破關鍵技術，對預選著陸區進行了高分辨率成像，減少落月探測的風險，并獲得了更豐富的探測數據，深化了對月球的認知。

2010年10月1日發射的嫦娥二號的表現令人矚目。2011年4月1日，在半年設計壽命期滿后，嫦娥二號仍繼續開展多項拓展試驗，其中包括獲得了世界首幅分辨率為7米的全月圖，驗證了嫦娥三號的多項關鍵技術，并首次從月球軌道飛往日地拉格朗日2點進行科學探測，然后又在距離地球約700萬千米處，飛躍圖塔蒂斯小行星。

如果說，嫦娥一號、二號衛星繞月飛行揭開了中國探月的序幕，那么嫦娥三號落月，“玉兔”漫步虹灣，則讓中國探月攀上新高度。有了嫦娥二號這個成功的開路先鋒，探月工程二期的主任務嫦娥三號的月球之旅就順利多了。

2013年12月2日，嫦娥三號升空后直接進入了地月轉移軌道，并于12月14日在月面實現了軟著陸，這是中國首次實現對地球以外天體的軟著陸。12月15日，嫦娥三號著陸器與玉兔號月球車互相拍照。中國成為世界上第三個掌握落月探測技術的國家。

嫦娥三號由著陸器和玉兔號月球車組成，實現了同時發射兩個月球探測器，分別進行原位探測和巡視探測，這在國際航天領域尚屬首次。

“嫦娥”落下去、“玉兔”走起來、度過長月夜是嫦娥三號任務最大的難點。在著陸月面的過程中，嫦娥三號搭載的玉兔號月球車運用了具有國際先進水平的關鍵技術，如懸停、避障的智能著陸等，成功解決了反推減速、自主控制和著陸緩沖三大技術難題，穩穩降落在月球虹灣以東區域。

嫦娥三號著陸器和玉兔號月球車各自攜帶了4種科學載荷。著陸器攜帶了地形地貌相機、降落相機、極紫外相機、月基光學望遠鏡；玉兔號月球車攜帶了全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀、粒子激發X射線譜儀。其中極紫外相機、月基光學望遠鏡和測月雷達更是世界首次在月球表面探測中使用，展現了中國在月球探測領域的重大突破。

落月探測是航天領域的一項高難度技術挑戰，至今僅有美國、蘇聯、中國、印度和日本成功實現。嫦娥三號憑借出色的技術表現，成功完成了落月探測任務，為后續嫦娥四號和嫦娥五號的著陸奠定了堅實基礎。

如今，嫦娥三號已開展“測月”“巡天”“觀地”科學探測，取得了大量科學數據，且其著陸器仍在月面工作，是目前世界上在月面工作時間最長的著陸器，為中國探月工程書寫了新的輝煌篇章。

采樣返回創造歷史

嫦娥五號：四個“首次”大大提高航天技術

在璀璨的星空下，嫦娥五號如同一顆閃耀的明星，為中國探月工程譜寫了輝煌的篇章。

中國探月工程三期的主任務是通過嫦娥五號完成無人月球采樣返回任務，這有利于進一步了解月球的狀態、物質含量等重要信息，深化對月壤、月殼和月球形成演化的認識。這些寶貴的數據，將為未來載人登月和月球基地選址提供重要的參考。

這次無人月球采樣返回任務，不僅是中國航天領域迄今為止最復雜、難度最大的任務之一，更是中國探月工程“繞、落、回”三步走中的收官之戰。

“回”是嫦娥五號的重點任務，也是需要突破的難點。在返回過程中，嫦娥五號的返回器會以接近第二宇宙速度返回再入大氣層，技術十分復雜。因為返回器再入速度提高了一倍，再入熱量將提高8—9倍，如果以11千米/秒左右的速度直接再入大氣層返回地面，返回器很容易被燒毀。為了降低工程風險，中國于2014年10月24日先發射了探月工程三期再入返回飛行試驗器（也叫嫦娥五號T1），以掌握超高速再入返回大氣層技術。嫦娥五號T1由服務艙和返回器兩部分組成，其返回器與嫦娥五號的返回器基本一致。它們升空后先飛抵月球附近，然后自動返回地球，最終，其返回器于同年11月1日采用半彈道跳躍式以接近第二宇宙速度再入大氣層，在內蒙古預定區域順利著陸。

這是中國航天器第一次在繞月飛行后再入返回地球，表明中國突破和掌握了航天器超高速再入返回技術，也使得中國成為了世界上第三個成功回收繞月航天器的國家。

2020年11月24日，由上升器、著陸器、軌道器、返回器四個部分組成的嫦娥五號采樣返回器升空。在闖過一系列難關后，嫦娥五號的返回器于當年12月17日攜帶1731克月球樣品順利返回地球，使中國成為世界上第三個在月球采樣返回地球的國家，同時，也為探月工程“繞、落、回”三個發展階段的戰略規劃畫上了圓滿句號。

嫦娥五號探測器著陸器和上升器組合體著陸后全景相機環拍成像。 國家航天局 供圖

在嫦娥五號的任務中，有四個“首次”格外引人注目，它們不僅刷新了航天技術的紀錄，更彰顯了中國航天事業的蓬勃發展。

首次在月面自動采樣。在月球的低重力環境下，著陸器上的采樣裝置需要精準地執行鉆孔、鏟土和輸送等任務，確保樣品在封裝過程中不受任何污染。由于準備充分，原本需要耗時兩天的任務僅用時19個小時就完成了。

首次從月面起飛。當采集的樣品被封裝到上升器后，上升器需要從著陸器上起飛，這是中國空間飛行器首次在地外天體起飛。在這一過程中，上升器需要克服眾多技術難題，確保起飛過程的安全與穩定。由于有充足的前期準備和技術保障，月面起飛完成得很順利。

首次在38萬千米外的月球軌道上進行無人交會對接。攜帶月球樣品的上升器起飛后，要進入月球軌道，與在那里飛行的軌道器-返回器組合體進行無人交會對接，并把采集的樣品轉移到返回器中，這在世界上是第一次。為此，我國研制了一種被稱為抱爪式的空間輕小型弱撞擊對接機構，裝在軌道器上，從而完成了這一任務。

首次帶著月壤以接近第二宇宙速度返回地球。在返回過程中，嫦娥五號攜帶月球樣品的返回器以大約11千米/秒的速度再入大氣層，這對返回器的設計和制造都提出了極高的要求，雖然中國已用嫦娥五號T1試驗過，但嫦娥五號返回是一次實戰考驗，結果圓滿。

值得一提的是，嫦娥五號任務的成功并非僅是中國航天事業的突破，它在全球航天領域也引起了廣泛關注。在此之前，僅有蘇聯在20世紀70年代嘗試過3次無人月球采樣返回，但因蘇聯當時并未掌握月球軌道無人交會對接技術，上升器直接返回地球，就需要克服返回器與大量燃料產生的死重，所以只帶回330克樣品。

中國科學家對自取月球樣品進行存儲、分析和研究，已經取得許多科研成果，如揭示了20億年前月球仍存在巖漿活動，發現了月球新礦物并命名為“嫦娥石”等。這些成果不僅豐富了人類對月球的認識，也為未來的深空探測任務提供了重要的科學依據。

探月四期開門紅

嫦娥四號：探秘月球背面，追溯星球歷史

從“繞、落、回”三個階段來看，中國的探月工程如同一個精心設計的階梯，每一步都有條不紊且富有深意。

繞月探測就像是對月球進行了一次全球性的“體檢”，用各類儀器對其進行了詳盡的綜合普查；落月探測則更進一步，仿佛是在月球上選定了一個特定區域，進行了深入的區域性詳查，這個過程包括原位探測和巡視探測，復雜程度不言而喻；采樣返回探測可以說是對月球的“深度挖掘”，主要是對月球進行區域性精查，因為科學家可在實驗室里對采集到的月球樣品進行詳細研究，這無疑是最為復雜，難度也最大的一個階段。

如今，中國已經開始實施探月四期工程，而嫦娥四號作為這一階段的首次任務，肩負著在月球背面進行軟著陸和巡視探測的重任。因為月球背面比正面保留著更為原始的狀態，對研究月球和地球的早期歷史具有重要的價值。同時，由于在地球上永遠無法直接看到月球的背面，所以在月球背面能夠監測到因干擾而在地球和地球軌道上無法分辨的宇宙低頻射電信號。這無疑為我們打開了一個探索宇宙的新窗口，有望取得重大的天文學成果。

嫦娥四號著陸器地形地貌相機對玉兔二號巡視器成像。 國家航天局 供圖

不過，挑戰也隨之而來。由于無法直接和地球站進行無線電通信，如何使在月球背面著陸的探測器與地球保持聯系，就成為一個亟待解決的問題。為此，中國在2018年5月21日發射了世界首顆運行在地月拉格朗日2點暈軌道的月球中繼星“鵲橋”。這顆衛星就像一座橋梁，連接了地球和月球背面，為嫦娥四號提供了與地球站之間的通信鏈路，確保了測控通信信號和科學數據的順利傳輸。

2018年12月8日，中國成功發射了嫦娥四號落月探測器。經過一段時間的飛行，它于2019年1月3日在月球背面馮·卡門撞擊坑完成了軟著陸，這在世界上尚屬首次。

作為嫦娥三號的備份，嫦娥四號同樣由著陸器和巡視器（玉兔二號月球車）組成。但由于兩者的科學目標有所不同，它們所裝載的科學載荷也進行了相應的調整。嫦娥四號著陸器上新增了國內新研發的低頻射電頻譜儀，以及德國的月表中子與輻射劑量探測儀，而嫦娥三號著陸器上的月基光學望遠鏡和極紫外相機則被移除。玉兔二號月球車也進行了類似的調整，增加了瑞典的中性原子探測儀，同時去掉了粒子激發X射線譜儀。

在性能上，嫦娥四號也有了顯著的提升。由于著陸區的地形差異，嫦娥四號采取了近乎垂直的著陸方式，相較于嫦娥三號的弧形軌跡著陸，這無疑更加考驗技術的精準度。此外，嫦娥四號還采用了新的能源供給方式—同位素溫差發電與熱電綜合利用技術，這使得它能夠在長月夜-180℃的極端環境中也能進行部分工作，為月球探測工作提供了更加穩定可靠的能源保障。

如今，嫦娥四號著陸器和玉兔二號月球車仍在“超期服役”，繼續為中國的探月工程貢獻力量。特別是玉兔二號，它已經成為目前世界上在月面工作時間最長的月球車。

鵲橋二號中繼星示意圖。 國家航天局 供圖

攜手共建國際月球科研站

載人登月：從千年望月夢，到今朝攬月行

想象一下，站在月球的土地上，那會是怎樣的體驗？在不久的將來，這一夢想將成為現實。中國航天人正一步一個腳印，向著載人登月的目標邁進。

2024年3月20日8時31分，長征八號遙三運載火箭在文昌航天發射場，將探月工程四期的鵲橋二號中繼星，以及天都一號、天都二號通導技術試驗星送入太空。經過幾天長途奔月后，鵲橋二號中繼星于2024年3月25日零時46分成功進入環月軌道。這顆中繼星，就像是地球與月球之間的新“鵲橋”，將為未來的探月任務提供穩定的通信支持。

在接下來的規劃中，中國還將陸續發射嫦娥六號、七號和八號等探測器，它們將共同構成月球科研站的基礎，為載人登月鋪平道路。

嫦娥六號計劃在今年上半年挑戰月球背面的采樣返回任務，為此將要突破月球逆行軌道設計與控制、月背智能采樣和月背起飛上升等關鍵技術，開展著陸區科學探測，同時還將搭載國際載荷，開展國際合作。而嫦娥七號則瞄準了月球南極，計劃在那里開展詳細的環境與資源探測。

嫦娥八號則計劃在2028年前后發射，它由著陸器、飛躍器、巡視器、月面作業機器人組成，將著陸在嫦娥七號附近，與其構成基本型月球科研站，試驗驗證一些月球資源利用的關鍵技術。預計在2040年前，中國還將與俄羅斯等國合作建成完善型國際月球科研站，之后再建設應用型月球科研站。

最令世人矚目的，莫過于2030年前我國的載人登月計劃。為此，航天專家正在開展一系列科研攻堅，研制新一代載人運載火箭長征十號、新一代載人飛船“夢舟”、“攬月”月面著陸器、載人月球車和登月服等，并選拔、訓練登月航天員。這不僅是中國航天的榮耀，更是全人類對未知的探索與挑戰。

回望過去，從環繞月球拍照，到著陸月球背面，再到成功帶回月球樣品，中國探月工程已經走過了不平凡的歷程。如今，我們站在新的起點，望向那遙遠的月球，心中充滿了期待與憧憬。望月千年的中國人，終于要用現代航天科技，實現那九天攬月的夢想。

（本文作者系全國空間探測技術首席科學傳播專家）

中國探月二十年大事記

● 2004年，中國啟動月球探測工程，它被列為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》十六個重大專項之一。依據循序漸進、分步實施、不斷跨越的原則，該工程分為“繞、落、回”三個發展階段，在2020年完成。

● 2007年10月24日，長征三號甲運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射嫦娥一號繞月探測器。

● 2008年11月12日，由嫦娥一號拍攝數據制作完成的“中國首次月球探測工程全月球正射影像圖”公布，這是當時世界上已公布的月球影像圖中最完整的一幅。

● 2010年10月1日，長征三號丙運載火箭成功發射嫦娥二號。嫦娥二號是嫦娥三號落月探測的技術先導星，主要用作試驗、驗證部分新技術和新設備，降低后續月球與深空探測的風險。

● 2011年6月9日，嫦娥二號在完成既定的六大工程目標和四大科學探測任務后離開月球，隨后抵達日地拉格朗日2點，刷新了當時中國航天測控距離的紀錄，也成為了世界首個從月球直接前往日地拉格朗日2點的航天器。

● 2013年12月2日，長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥三號落月探測器，開展探月二期工程的主任務落月探測。12月14日，嫦娥三號的著陸器帶著中國第一輛月球車玉兔號成功軟著陸于月球雨海西北部的虹灣著陸區。

● 2014年10月24日，長征三號丙運載火箭發射中國探月工程三期再入返回飛行試驗器（簡稱：嫦娥五號T1），以掌握超高速再入返回大氣層技術，為發射嫦娥五號做準備。

● 2018年5月21日，“鵲橋”月球中繼星升空。它是世界上首顆運行于地月拉格朗日2點的通信衛星，承擔地球與后續在月球背面著陸的嫦娥四號之間的信息中繼任務。

● 2018年12月8日，長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號落月探測器，開展探月三期工程的主任務采樣返回探測。2019年1月3日，嫦娥四號自主著陸在月球背面，實現人類探測器首次在月背軟著陸。

● 2020年11月24日，嫦娥五號采樣返回器由長征五號運載火箭發射升空，后于12月1日成功著陸在位于月球正面風暴洋的呂姆克山脈以北地區。

● 2020年12月17日，嫦娥五號的返回器攜帶1731克月球樣本成功返回地球，中國成為第三個實現月球采樣返回的國家。

● 2024年3月20日，探月工程四期的鵲橋二號中繼星以及天都一號、天都二號通導技術試驗星，由長征八號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場成功發射。3月25日零時46分，鵲橋二號中繼星經過約112小時奔月飛行，在距月面約440千米處開始實施近月制動，約19分鐘后，順利進入環月軌道飛行。同一天，天都一號、二號組合體也順利實施近月制動，進入環月軌道。