微信公眾號“中國航天報”11月24日消息，2008年8月，航天測控通信專家吳偉仁接替年事已高的孫家棟，擔任中國探月工程總設(shè)計師。上任伊始，他就面臨著一個棘手的任務(wù)，要根據(jù)我國國情特點組織論證探月三期工程嫦娥五號、嫦娥六號的實施方案。

不到一年時間，2009年上半年，在探月三期工程論證組組長吳偉仁的帶領(lǐng)下，來自航天工業(yè)部門、中國科學院、教育部高等院校和大型企業(yè)等機構(gòu)的一大批專家積極參與到論證工作中。

“一般來說，像這種技術(shù)難度大、參與人員多、研制周期緊的重大科技工程，論證時間都會比較長。但是，我們僅用了一年多時間就完成了論證工作，效率很高。整個論證隊伍將近百人，很多骨干成員都是從事探月工程的專家?！眳莻ト驶貞?，論證組重點論證明確了幾個關(guān)鍵問題。

首要關(guān)鍵問題就是明確整個工程的指導(dǎo)思想。探月工程“繞落回”三步走的主要目標是要實現(xiàn)無人采樣返回。雖然已經(jīng)過去了10多年，但吳偉仁依然記得工程指導(dǎo)思想的清晰表述——“技術(shù)先進，經(jīng)濟可承受，體現(xiàn)當代水平，經(jīng)得起歷史檢驗”。

技術(shù)先進，意味著我們的方案不能落后；經(jīng)費可承受，因為中國畢竟是個發(fā)展中國家，錢得花在刀刃上；體現(xiàn)當代水平，指的是在方案上不走美蘇老路，要體現(xiàn)21世紀的水平；經(jīng)得起歷史檢驗，則意味著若干年以后回頭看這個方案，它仍然是科學的。

論證焦點1：怎樣實現(xiàn)采樣返回

工程指導(dǎo)思想明確后，接下來，就是確定用什么樣的方式來實現(xiàn)采樣返回。論證組深入分析了國外的技術(shù)路線，反復(fù)探究一條富含中國特色的采樣返回之路。

什么是中國特色？首先，采樣返回方案一定要有獨創(chuàng)性，不能沿用美蘇方式。其次，我國首先要解決14億人的吃飯問題，能夠用到探月工程的錢是極其有限的，因此每一分錢都要見效果。再次，在搞月球無人采樣返回的同時，一定要考慮下一步的發(fā)展，為未來的載人登月進行先期的技術(shù)驗證。

基于此，論證組經(jīng)過綜合分析比較，提出了“四器”方案，即：探測器由軌道器、返回器、著陸器和上升器組成，歷經(jīng)發(fā)射入軌、地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行、著陸下降等階段，待完成月面工作后，再經(jīng)月面上升、月球軌道交會對接與樣品轉(zhuǎn)移、環(huán)月等待、月地轉(zhuǎn)移和再入回收等飛行階段，攜月球樣品在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場著陸。

“四器”構(gòu)型的嫦娥五號

“實際上，如果只是為了完成采樣返回任務(wù)，嫦娥五號的系統(tǒng)可以做得簡單很多。但考慮到未來的載人登月需求，我們確定了目前的方案，目的在于進行更多的技術(shù)驗證?！眳莻ト收f。 

嫦娥五號在進行試驗

論證焦點2：采樣量究竟定多少

大的思路明確了，隨之而來的問題就是樣品采集量究竟定在多少。

世界上完成月球采樣返回的國家有兩個，一個是蘇聯(lián)，一個是美國。蘇聯(lián)實施了3次成功的無人采樣返回，以鉆取的方式采回月球土壤樣品300多克。美國通過6次成功的阿波羅載人飛行，讓宇航員帶回來300多公斤月球樣品。

收藏在北京天文館的0.5g月球巖石樣本。美國政府在1978年贈送給中國1g月巖樣本，由阿波羅17號飛船1972年從月球帶回。

在論證過程中，專家們認為蘇聯(lián)的技術(shù)方案有著明顯的局限性，單一的鉆取方式能采到的月壤量有限，一旦遇到石頭就鉆不進去了。而且，返回器非常小，能夠裝回去的月壤也不會太多。為了體現(xiàn)當代水平，論證組當時提了一個目標，要求一次采樣量要超過蘇聯(lián)采樣量總和。于是，有人提出了五公斤，有人提出了一公斤。經(jīng)過反復(fù)論證，論證組最后將采樣量定在了兩公斤。

同時，為了保證月壤的層理結(jié)構(gòu)不被破壞，論證組提出鉆取兩米深度，且邊鉆邊封裝，以最大程度地保證樣品的科研價值。同時，為了避免遇到石頭鉆不下去的情況，他們提出了一個既不同于蘇聯(lián)也不同于美國的方案：同時采用鉆取和鏟取相結(jié)合的采樣方式，確保樣品采集量達到2公斤。

論證焦點3：如何在第二宇宙速度下安全返回

返回器以第二宇宙速度返回地球，這個焦點問題也引發(fā)了熱烈討論。

“第一個難點是速度太快，返回器在大氣層里要經(jīng)受上千度高溫的考驗，怎樣才能保證這個兩公斤樣品的安全。第二個難點是瞄準四子王旗著陸區(qū)的返回器，在降落過程中過載G值太大，遠遠超過探測器可承受量。

當時，有專家還提出了一種海上著陸的方案。但是，受制于我國海上搜救能力，且還要投入一大筆經(jīng)費，大家決定還是利用四子王旗現(xiàn)成的場地和設(shè)施。

經(jīng)過討論，論證組提出了一種半彈道式返回的方式。返回器以第二宇宙速度進入大氣層，大概在60~70公里高度的時候，受控重新跳躍到大氣層外120公里高度位置，飛行一段時間，以第一宇宙速度再降落。這一過程就像在太空“打水漂”。

當然，要實現(xiàn)這個打水漂也不容易。有人擔心，返回器在60~70公里處能不能跳起，這個得靠控制系統(tǒng)。如果控制系統(tǒng)能夠有很好的方法，在技術(shù)上有把握，那就成功了。如果控制得不好，這種方案就不成立。后來，經(jīng)過控制專家們的仔細論證，解決這一難題還是有充分把握。

嫦娥五號返回器在進行試驗

但是，圍繞“要不要搞一次再入返回飛行試驗”這個話題，專家們的意見又不一致了。對于這項試驗，有人不同意做，覺得周期長浪費時間，有人認為得做2~3次試驗。吳偉仁認為沒有必要做兩三次試驗，但是一次不做的話，嫦娥五號任務(wù)風險太大。

這個想法得到了孫家棟、欒恩杰等老領(lǐng)導(dǎo)的支持。大家都同意先做一次再入返回試驗。2014年11月1日，探月工程三期再入返回飛行試驗獲得圓滿成功，驗證了高速返回方案的正確性。

論證焦點4：要不要建我國的深空探測網(wǎng)

在論證過程中，“要不要建設(shè)我們國家的深空測控網(wǎng)”也是一個焦點問題。

美國在全世界建了三個大型深空站，第一個在美國本土，第二個在西班牙馬德里，第三個在澳大利亞堪培拉。其中，兩個位于北緯，一個位于南緯，每個站在經(jīng)度上相隔120度。每個站都有一個口徑70米天線，再加上4個34米天線，可謂布局合理、技術(shù)先進、規(guī)模龐大。歐空局也組建了自己的深空測控網(wǎng)。

那么，我們國家要不要建自己的深空網(wǎng)呢？論證組的意見并不統(tǒng)一。吳偉仁認為，通過探月三期工程把我國深空測控網(wǎng)建起來，這是一個基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性的工作。雖然它可能會產(chǎn)生一些花費，但對我國未來的深空探測影響深遠。

最終，我國在最西邊的新疆喀什、東北地區(qū)的黑龍江佳木斯、南美洲的阿根廷各建了一個深空站，組建形成了自己的深空測控網(wǎng)，且在嫦娥二號、嫦娥四號任務(wù)中得到了很好的應(yīng)用。

我國深空測控站在執(zhí)行“天問一號”測控任務(wù)

“探月工程屬于國家16個重大科技專項之一，在2020年之前要全面完成。如果嫦娥五號任務(wù)圓滿完成，我們就可以做到‘三不一超’，即：進度不拖、經(jīng)費不超、指標不降，超額完成任務(wù)。這主要得益于國家國防科工局和航天工業(yè)部門的堅強有力領(lǐng)導(dǎo)，以及無數(shù)科研人員的汗水和付出?！眳莻ト蕦@次任務(wù)充滿信心和期待。

（原題為《嫦五獨家揭秘：只采樣可以更簡單，但為了驗證未來》）