嫦娥五号月球探测器
嫦娥五号任务作为目前我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，首次实现了我国地外天体采样返回。
嫦娥五号探月过程示意图
嫦娥五号月球探测器由国家航天局组织实施研制，是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。嫦娥五号任务是中国探月工程的第六次任务，也是中国航天最复杂、难度最大的任务之一，实现了中国首次月球无人采样返回，助力月球成因和演化历史等科学研究。
2009年，在探月二期工程实施的同时，为衔接探月工程一、二期，兼顾中国未来载人登月和深空探测发展，中国正式启动了探月三期工程的方案论证和预先研究。2011年，探月三期工程正式立项，任务目标是实现月面无人采样返回。该工程规划了2次正式任务和1次飞行试验任务，分别命名为嫦娥五号、嫦娥六号和嫦娥五号再入返回飞行试验。其中，嫦娥五号任务计划实现三大工程目标：
嫦娥五号任务实现三大工程目标：一是突破窄窗口多轨道装订发射、月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、月球样品储存等关键技术，提升我国航天技术水平；二是实现我国首次地外天体自动采样返回，推动我国科学技术重大进步；三是完善探月工程体系，为我国未来开展载人登月与深空探测积累重要的人才、技术和物质基础。
嫦娥五号探测器总重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成。嫦娥五号携带了多个科学载荷，主要包括降落相机、光学相机、月球矿物光谱分析仪、月壤气体分析仪、月壤结构探测仪、采样剖面测温仪、岩芯钻探机和机械取样器。
2020年11月24日，嫦娥五号探测器在海南文昌航天发射场发射，由长征五号运载火箭直接送入地月转移轨道。此后，探测器经历地月转移、近月制动、环月飞行、月面着陆、月面采样封装、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、月地入射、月地转移和再入回收等飞行阶段，历时23天嫦娥五号返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。其中，2020年12月1日23时11分，嫦娥五号探测器成功着陆在位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区附近的预选着陆区。2020年12月4日，国家航天局公布了嫦娥五号探测器在月球表面展示国旗的照片，这是五星红旗第一次在月表动态展示。嫦娥五号任务带回重1 731克的月球样品，我国开始首次地外天体样品储存、分析和研究工作，并进行月球样品与科学数据应用研究。
嫦娥五号主要面对取样、上升、对接和高速再入等4个主要技术难题。同时，嫦娥五号的系统设计面临五大挑战。
（1）“分离面多”。相较于神舟飞船和嫦娥三号均只有2个部分需要分离，即2个分离面，嫦娥五号有5个分离面，这些分离面都必须“一次性成功”。
嫦娥五号探测器表取机构
1 中国国家博物馆展出的月球样品001号（北京，2021年3月）
2 嫦娥五号带回地球的月球样品（南京，2021年4月）
（2）“模式复杂”。探测器需要经历多个飞行阶段，还需要完成月面采样、月面起飞上升、月球轨道交会对接和样品转移、地球大气高速再入返回着陆等关键环节，并且设计约束多。其中，上升器与轨道器需要在距离地球38万千米的月球轨道上完成对接，在这里无法借助卫星导航的帮助，需要依靠探测器自身实现交会对接。
（3）“细节严酷”。为获取月壤样品，嫦娥五号无人采样器将通过用采样钻头深入月球内部采样和用采样机械臂月球表面采样两种方法，再把样品转移到上升器，由上升器与轨道器对接，最终把样品转移到返回器，整个环节必须分毫不差。
（4）“温度控制”。月球表面白天温度约180℃，夜间约-150℃，昼夜温差约330℃。另外，上升器发动机点火瞬间达到上千摄氏度，如何避免烧毁上升器和着陆器，对研制团队提出挑战。
（5）“瘦身压力”。运载火箭的运载能力对嫦娥五号探测器的重量有严格的约束，一方面要尽可能对分系统进行“瘦身”，另一方面，因为备份产品较少，必须确保质量可靠。
嫦娥五号实现了中国开展航天活动以来的4个“首次”：首次在月球表面自动采样，首次从月面起飞，首次在38万千米以外的月球轨道上进行无人交会对接，首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。这是继苏联发射“月球24号”探测器之后时隔44年人类再次从月面带回月球样本。
嫦娥五号任务作为目前我国复杂度最高、技术跨度最大的航天系统工程，首次实现了我国地外天体采样返回。这是发挥新型举国体制优势攻坚克难取得的又一重大成就，标志着中国航天向前迈出的一大步，将为深化人类对月球成因和太阳系演化历史的科学认知做出贡献。秉持科技自立自强的决心、信心，我们会谱写出更加壮美的乐章。