“嫦五”返回方式独特 载人登月未来可期
焦维新
嫦娥五号月球探测器于11月24日凌晨成功发射。近日，广州日报全媒体记者就嫦娥五号登月专访了航天专家、北京大学地球与空间科学学院教授焦维新。焦维新表示，这次嫦娥五号登月将面临3大难点，为避免返回时的高温和巨大的过载加速度对返回舱造成损害，返回舱将采取“打水漂”的方式穿过大气层。而中国此前已经做了相关的实验和周密的准备，焦维新对于飞船的成功返回非常有信心。焦维新还透露，目前我国正在紧锣密鼓地为载人登月做各项准备。其中关键的两项任务是研制超过70吨推力的大型火箭和适合登月的飞船。
文、图/广州日报全媒体记者 武威
月球正离地球越来越远
广州日报：目前来看，月球是如何形成的？
焦维新：月球形成目前有两种比较重要的假说。第一种假说认为月球是因为撞击形成的，这种说法的根据主要是地球和月球的矿物成分相似度比较大，当然，人类也发现了月球上的一些矿物成分地球上没有，但这种假说目前还是比较盛行的；第二种假说则认为地球和月球是同时形成的。但究竟月球是如何形成的，谁也说不清楚几十亿年前的事情，目前来看，地球和月球的“年龄”都约有45亿年了。
广州日报：如果地球离开月球，地球会怎样？
焦维新：地月系统是相互作用的，月球对地球的影响主要在潮汐力。地球上的海水一天会有两次涨潮和落潮，这是月球引力产生的。长期的潮汐力作用，也让地球的自转放慢了，几十亿年前，地球的自转周期比较短，只有几个小时，潮汐力慢慢地让地球自转放慢，这让地球上的火山、地震活动和地球形成初期比显著减少。
当然，地球和月球的相互作用，正让月球逐渐远离地球。地球、月球这两个物体的质心目前还在地球内部，但几十亿年后，质心会离开地球，处在两者之间。
用“打水漂”方式进入大气层
广州日报：这次嫦娥五号的发射，你认为主要的难点有哪些？
焦维新：这次探月和前几次相比难度是最大的。具体的难点有以下3个：第一是取样，以前嫦娥三号、嫦娥四号也在用仪器对月球表面探测，而这次取样有两种方式，第一种是用机械手在月球表面取样，说得通俗点就是用一个小铲，在月球表面铲一些物质进行研究；第二种取样方式就是钻探取样，钻探2米深，取出不同深度的样品进行研究，这样我们研究月球的构成就更深入了一步。取样之后样品还要放回登月舱，登月舱由两大部分构成，一是着陆器、二是上升器。着陆器的作用和嫦娥三号、嫦娥四号一样，保证登月舱能够安全平稳地落到月球表面；当样品放回上升器后，上升器就要和着陆器分离。上升器是带着发动机的，由发动机点火飞离月球表面，这在中国以前探月过程中是没有操作过的。
第二个难点是月球轨道上的交会对接。上升器起飞后没有能力直接飞回地球，需要环绕月球运动，跟嫦娥五号的轨道器在月球轨道上交会对接。虽然此前神舟飞船、天宫实验室进行过多次交会对接，但那都是在近地轨道上的。近地轨道的交会对接，我们能够通过在地球上的远洋实验室、测控站等精密地找准神舟飞船、天宫实验室相互的位置，帮助它们成功的交会对接。可是在38万公里外的月球要成功交会对接就完全靠着轨道器和上升器的“聪明才智”，互相捕捉对方的位置，实现自主交会对接了。
第三个难点在于成功返回。交会对接后，月球的样品将放到返回器里，在推进器的帮助下加速离开月球的轨道，进入到地月转移轨道，再进入地球大气层。当返回器接近地球大气层时，速度将接近第二宇宙速度11.2km/s，如果物体以这样的速度进入大气层，将会遇到两大问题，一是和大气层剧烈的摩擦生热，这对返回器的材料和热防护无疑带来巨大考验。此外返回器所要承受的过载加速度也非常大，以前神舟飞船返回时，最大的过载加速度也就是5个g左右，这次返回将达到十几个g，要解决这个问题，我们也有办法，就是让返回器不是“一个猛子”扎入大气层，而是采取类似“打水漂”的方式。进入大气层之后，调整一些技术参数，让返回器先下降、再上升、再下降，就像是打在水面上的石子，当最后真正进入大气层时，返回舱的参数就和神舟飞船返回地球时的情况差不多了。
几年前我们做了一个试验卫星，先让卫星进入环绕月球的轨道，然后离开月球，再按照这样的速度进入地球大气层，最后采用“打水漂”的方式穿过大气层返回，实验结果和我们预计的理论模型非常接近，所以我觉得返回器成功返回的可能性非常大。
月球的奥妙还有待探索
广州日报：我们取月壤返回地球的主要意义是什么？
焦维新：月球车虽然也可以在月球上进行化验和研究，但月球车可以携带的仪器数量和大小都有限制，若是带回地球，我们就可以利用地球上的多种高精密仪器化验出月壤的成分。不仅可以化验出月壤的元素，还可以化验出这些元素还有哪些同位素。但在月球上检测，我们就没法检测得如此详细。
广州日报：其他国家研究月壤后，目前有哪些发现？
焦维新：月球上各个地方的物质构成是不同的，我们这次选择的着陆地点是朝向地球这一面，一个叫“风暴洋”的月海附近的一座山。这座山以前可能是一座火山，在这座山周围着陆，采样得到的成分和别的地方可能就会不一样了，更具有科学价值了。以前人们没在这个区域着陆。这对我们研究月球和月球的演化是很有帮助的。
广州日报：为何现在各国又重新燃起对于月球的兴趣？
焦维新：地外天体来说，人类对于月球的探测次数是最多的，尽管目前人类发射探测月球的飞行器已经超过100颗，但对于星体的认识，仅仅发射这些探测器是不够的，人类对于地球的奥妙尚且没有完全清楚，更何况月球。加上很多学者对于月球上物质的含量都是估算，没有实地进行精确测量，只根据一些假定参数来推算，这都是不准确的。
正紧锣密鼓筹备载人登月
广州日报：我们在载人登月方面何时能取得成功，我们的登月技术在国际上处于何种地位？
焦维新：目前我们所掌握的技术为我们以后载人登月打下了基础，尤其在返回环节，一旦我们能取得成功，我们才会把航天员送往月球。载人登月的技术要求更加复杂，因为人上天以后，我们更要绝对保证安全，技术的可靠性和完整性要求更高，对运载火箭的能力要求更高。目前我们火箭的运载能力是25吨，我们也在为载人登月做技术准备，最重要的两件事，一是设计更合适的载人飞船，二是设计更大推力的火箭，将来我们搞载人登月，推力就要达到70吨以上。我们现在正在紧锣密鼓地为载人登月做准备工作。
来源：广州日报