2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，运送嫦娥五号探测器至地月转移轨道（视觉中国供图）

时至2020年12月中旬，位于内蒙古中部的四子王旗航天着陆场已经被白雪覆盖，气温达到零下20多摄氏度。一群人早已到达此地，带着期待和激动的心情等待着从月球探测取样归来的嫦娥五号探测器从天而降。从20世纪末开始，一系列神舟飞船在返回地球时就都选择在四子王旗着陆场降落。因为嫦娥五号返回器的体积仅仅是神舟飞船返回舱的七分之一，预期它的着陆范围将是神舟飞船的16倍，相比之下回收任务的难度也就更大。

按照计划，嫦娥五号返回器在降至距离地面大约10公里的高度时会打开降落伞，完成最后一步减速，之后平稳完成着陆。早已等候在此的工作人员已经对整个着陆场进行了将近30次的地形勘查，进行搜救的车辆和直升机也早已准备就绪。着陆之后，负责搜索的直升机通过对热量敏感的红外相机首先确定了返回器的位置，现场搜寻的人员迅速赶去，在返回器落地一小时内就完成了回收。

北京时间2020年12月17日1时59分，嫦娥五号返回器在预定区域成功着陆并被顺利回收——这标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。在对返回器进行了必要的处理之后，它所采集到的月球土壤和岩石样品被空运至北京。总共1.731千克的月球样品被转移到位于北京的中国科学院国家天文台，它们将被保存在氮气环境中。随后研究人员将对这些珍贵的样品进行一系列的检测和研究。

从海南文昌航天发射场发射升空，直到最终顺利返回地球，嫦娥五号历时23天的探月和回归之旅堪称完美。这次探月任务也吸引了整个国际社会，尤其是地质学界和行星科学界的广泛关注。人们赞叹嫦娥五号所取得的成就，对于嫦娥五号从月球获取的珍贵样品充满好奇，也不禁开始憧憬未来中国更多的太空探索计划。

2020年11月24日，嫦娥五号月球探测器在海南文昌卫星发射基地发射升空（视觉中国供图）

由长征五号火箭开启的太空旅程

2020年11月24日4时30分，一架被人们亲切地称为“胖五”的长征五号运载火箭，载着嫦娥五号月球探测器在海南文昌航天发射场点火升空。火箭在飞行了大约2200秒之后，顺利将嫦娥五号送入预定轨道，从此开启了探测器的探月之旅。长征五号运载火箭可谓中国运载火箭中的巨无霸。这款火箭高57米——大约相当于20层楼的高度，重870吨，直径5米，另外还有4个3.35米粗、高27米的助推器。它能够把14吨重，大约相当于10辆小轿车的物品送到地球同步轨道。

此前中国的嫦娥一号到四号，都是由载荷相对较小的长征三号运载火箭发射升空。而总重达到了8.2吨的嫦娥五号的发射任务，则只能由长征五号运载火箭来完成。中国运载火箭设计院的主任设计师张学英向本刊介绍，从20世纪80年代开始，中国老一代的航天人就已经开始规划一款具有超大载荷的新一代运载火箭。从那时开始，具有世界一流运载能力的长征五号就被航天人想象、设计和反复测试，历经30多年时间最终成为了现实。

虽然长征五号运载火箭使用了一系列最先进的火箭技术，但在研发和测试过程中也难免遇到挫折——2017年长征五号的一次发射失败，使嫦娥五号的发射被推迟了两年多时间，人们改进了它的设计，增强了它的安全性，后来终于承载着嫦娥五号顺利升空。

这是长征系列运载火箭的第353次发射。在升空之后，长征五号先后实施了助推器分离、整流罩分离、一二级分离以及器箭分离这四次分离。火箭在飞行了大约2200秒之后，将嫦娥五号送入预定轨道，嫦娥五号与火箭分离，继续前往月球，进行它的科学探测任务。

从2007年嫦娥一号月球探测器发射升空开始，中国探月工程可以说是一步一个脚印，按部就班地向前迈进。在嫦娥五号之前的嫦娥一号到四号，已经完成了探月工程最初制定的三个目标——“绕、落、回”中的“绕”和“落”。正是在此基础之上，嫦娥五号才开始进行难度最大的“回”。嫦娥五号所使用的着陆器，与此前在月球表面着陆的嫦娥三号和嫦娥四号的着陆器几乎相同，但多出了上升器和进行采样的机械臂。它属于中国探月工程进入到关键的第三个阶段的月球探测器。

2020年12月1日，嫦娥五号落月时北京航天飞行控制中心指挥大厅现场图（国家航天局 摄/中新社供图）

所谓“回”，指的并非是探测器简单地从地球到达月球表面，而后再返回地球，其中还包括在月球表面的指定地点进行精准的软着陆，通过机械臂采集月球表面的土壤和岩石样品，并把它们安全带回地球等关键步骤。正是嫦娥五号这一系列高难度的操作和采集到的无比珍贵的月球样品，才让全世界为之瞩目。

除了通过机械臂采集月球土壤和岩石样本之外，嫦娥五号的着陆器还携带了三款科学仪器：一组相机，可以用来拍摄着陆点周围的景象；一个透地雷达，可以用来描绘着陆点地下的结构；还有一个频谱仪，用以分析着陆点月球土壤的矿物组成，由此可以判断有多少水分被固定在月球的土壤中。这些在现场勘测的数据可以与人们之后在地球对月球土壤的分析结果进行比照。

经过了5天的太空旅行之后，嫦娥五号在2020年11月28日进入月球轨道。实际上，所谓的嫦娥五号月球探测器是一个统称，它是由轨道器、着陆器、上升器和返回器四个部分所组成的。在到达月球轨道之后，轨道器和返回器模块留在月球轨道上，在距离月球表面大约200公里的高度绕月运行；而着陆器和上升器则开始进行在月球表面的着陆过程。

相比于火星来说，在月球表面进行着陆相对容易一些。月球表面的引力不强，只有地球表面引力的1/6左右（火星的地表引力是地球的1/3左右）。月球表面也没有厚实的大气层包裹，接近真空状态。但是对于嫦娥五号着陆器来说，想要在月球表面的指定地点完成软着陆绝非易事——着陆器自身的净重就超过了1吨，此外它还携带着3800公斤的燃料。

嫦娥五号着陆器和上升器组合体着陆月球后的模拟图

着陆器和上升器模块在月球表面的整个着陆过程大约用了700秒——它首先是在距离月球表面15公里到距离月球表面2公里高度的这一下降过程中进行减速；而后再由水平移动躲避障碍物的飞行改为垂直降落；在距离月球表面100米高度时开始收集影像资料；最后进行匀速下降，在距离月球表面4米的高度关闭发动机；通过雷达测距系统、高度计和光学相机等各种仪器协同工作，依赖自身的悬臂和内部缓冲设置，终于顺利实现在月球表面的软着陆。

嫦娥五号在月球表面的任务需要抓紧完成。一个月球日大约有29个地球日的时间。嫦娥五号在月球表面需要依靠太阳能工作，另外因为研究人员担心月球的夜间温度过低，有可能对嫦娥五号的硬件造成损害，因此嫦娥五号需要在有太阳照射的条件下完成工作并且离开月球表面。也就是说，它需要在大约两周的时间里完成探测和采集样品任务。

顺利完成软着陆之后，嫦娥五号着陆器开始收集月球表面的土壤样品，同时它的机械臂还要向下钻探，收集月球表面大约1米以下的岩石样品进行封存。机械臂会把收集到的样品都保存在上升器中，而上升器中的样品处理系统则可以保证不同的样品之间不会相互接触。完成了所有科学任务之后，在月球表面起飞之前，嫦娥五号在月球表面展示了一面仅重12克、用一种新型复合材料制作的国旗，这是五星红旗第一次在月表进行动态展示。