嫦娥五号上升器从月面点火入轨，实现我国首次地外天体起飞，意味着什么？技术难度有多大？
一、 意味着什么？
嫦娥五号上升器从月面起飞，意味着以下几个核心方面的重大突破和意义：
1. 首次实现地外天体起飞能力： 这是最直接、最根本的意义。在此之前，人类只在地球上成功实现过火箭发射。月球是一个没有大气层、重力只有地球六分之一、且环境极为复杂的特殊天体。能够在月球表面依靠自身动力起飞并进入预定轨道，标志着中国掌握了一项全新的、此前仅少数几个国家（美国阿波罗计划）掌握的独特能力。这不仅仅是一个技术验证，更是一种战略能力的获取。
2. 为月球采样返回任务奠定坚实基础： 嫦娥五号的核心目标是实现月球采样返回。上升器是完成这一目标的关键环节。从月面成功起飞并与轨道器对接，是整个任务能否成功的“最后一公里”。这次起飞的成功，意味着采样返回任务的执行流程得到了验证，为未来更复杂的月球探测任务，甚至更远距离的天体采样返回任务（如火星采样返回）提供了宝贵经验和技术信心。
3. 验证和发展月球原位起飞相关技术：
低重力下的起飞和控制： 月球重力约为地球的1/6。在如此低的重力环境下，火箭的推力控制、姿态稳定和飞行轨迹的精确计算都面临巨大挑战。上升器需要精准调整推力，克服月面附着力，并保持稳定上升。
在真空环境下的发动机性能： 月球没有大气层，处于近乎真空的环境。火箭发动机需要在这种环境下高效、稳定地工作，并承受极端温差。
无气象影响下的起飞： 地球发射需要考虑风、雨、雪等气象因素，而月球起飞则完全不受这些影响，但也意味着无法依靠风来辅助调整姿态或冷却。
月面起飞场地选择与适应性： 上升器需要在复杂且不平整的月面起飞，例如嫦娥五号选择的着陆区就可能存在石块、坑洼等障碍。起飞平台需要具备一定的适应性和稳定性。
4. 提升中国在国际深空探测领域的地位和影响力： 能够独立完成地外天体起飞任务，将中国置于世界深空探测的先进行列。这不仅是技术实力的体现，也是国家综合国力的象征，有助于提升中国在国际航天合作中的话语权和影响力，并为人类探索宇宙做出重要贡献。
5. 推动相关技术和产业发展： 此次任务涉及的发动机技术、导航制导与控制技术、材料技术、通信技术等，都得到了极大的锻炼和提升。这些先进技术有望转化为民用，带动相关产业的发展，形成良性循环。
6. 为未来月球基地建设和载人登月积累经验： 能够从月面起飞，是未来建立月球基地、实现载人登月不可或缺的能力。月球基地的宇航员需要能够从月球返回地球，这就需要一个能够从月球起飞的载具。嫦娥五号的成功，为这些更长远的目标奠定了技术基础。
二、 技术难度有多大？
嫦娥五号上升器从月面起飞，其技术难度是极其巨大的，可以从以下几个方面详细阐述：
1. 发动机的特殊设计与可靠性：
真空环境下的性能： 月球没有大气层，因此上升器发动机必须是适用于真空环境的。这涉及到喷管的优化设计，以在高真空下实现高效膨胀和推力输出。同时，由于月球温差极大（白天可达100多摄氏度，夜晚可至180摄氏度），发动机材料和热控系统需要具备极高的可靠性，能够在剧烈温差变化下保持稳定工作。
低重力下的推力控制： 月球重力只有地球的约1/6。发动机需要能够在极小的推力范围内精确控制，既要克服月面附着力实现起飞，又要避免过大的推力导致上升器失去稳定。这需要非常精密的节流阀和燃烧室控制系统。
冷启动能力： 月球的昼夜温差极大，上升器可能在极低温度环境下进行点火，发动机需要具备可靠的冷启动能力，能够在零下几十甚至上百度的环境下迅速启动并进入稳定工作状态。
长寿命与高可靠性： 虽然上升器是一次性使用，但它需要在月面经历一段相对较长的时间（几天的等待、准备）后，进行一次关键性的起飞。其发动机的可靠性要求极高，一旦在月面失效，整个采样返回任务将面临失败。
2. 导航、制导与控制（GNC）系统的挑战：
月面参照系建立与维持： 在地球上，导航系统可以利用地球的重力场、地磁场、大气层等信息进行定位和姿态控制。但在月球上，这些外部信息几乎不存在。上升器需要依靠惯性导航系统（INS）和可能的星敏感器、太阳敏感器等，来建立和维持自身的姿态和位置参照系。
无大气层下的控制： 地球上的火箭通过控制尾部的舵面或调节发动机推力矢量来控制姿态。在月球真空环境下，舵面无效。上升器只能依靠发动机推力矢量控制（TVC）或小型姿态控制发动机（RCS）来完成姿态调整。这要求GNC系统具备极高的计算精度和响应速度。
月面起飞初期的姿态稳定： 从一个相对不平整的月面开始起飞，并要在极低的重力下快速建立稳定姿态，是对GNC系统动态控制能力的极大考验。任何微小的晃动或偏差，都可能导致飞行轨迹的偏离甚至失控。
与轨道器的精确交会和对接： 上升器需要精确计算起飞时间和轨道，以与在月球轨道上等待的轨道器/返回器组合体进行交会并对接。这个对接过程要求极高的相对速度和角度控制精度，任何一点误差都可能导致对接失败。
3. 月面起飞技术与操作：
起飞平台的稳定性： 嫦娥五号的着陆器本身就充当了上升器的起飞平台。它需要在一个可能不平整、存在月尘的月面上保持稳定，为上升器提供一个可靠的起飞基础。着陆器上的支撑结构和减震系统必须能够应对月面起飞时的巨大应力。
月面环境的适应： 月面存在细微且具有静电吸附能力的月尘，这可能对机械结构、电气连接甚至发动机工作产生不利影响。上升器需要具备一定的月尘防护能力。
自主决策与故障诊断： 在距离地球数亿公里的月面上，信号传输有延迟，地面控制无法实时干预所有细节。上升器必须具备高度的自主性，能够自主完成起飞前的准备、点火、飞行过程中的姿态调整，并在发生异常时进行自主诊断和处理。
4. 通信与测控的挑战：
远距离通信的稳定性： 地球与月球之间的通信距离遥远，且月球自身会遮挡部分地球信号。需要高效的通信系统和精确的测控网络来确保数据的实时传输和指令的有效接收。
精确的轨道测定与预报： 上升器在月面的位置、速度以及起飞后的轨道都需要精确的测定和预报，以便地面进行轨道控制和与轨道器对接的引导。
5. 系统集成与热管理：
复杂系统的集成： 上升器是一个高度集成的系统，包含了发动机、燃料、氧化剂、GNC设备、通信设备、结构件等。如何在有限的空间和重量内将这些系统可靠地集成在一起，并保证它们在月球极端环境下协同工作，是巨大的挑战。
严格的热管理： 月球表面巨大的温差对仪器设备和燃料、氧化剂的储存提出了极高的热管理要求。需要先进的热控材料和技术来维持系统在适宜的工作温度范围内。
总而言之，嫦娥五号上升器从月面点火入轨，是人类航天史上的又一次重大突破。它不仅标志着中国掌握了独立的地外天体起飞能力，更是对复杂发动机技术、高精度GNC系统、月面操作以及自主决策能力的一次全面检验和提升。这项成就背后，是中国航天人付出的辛勤努力、无数次的试验验证以及对科学原理的深刻理解和应用。
网友意见
44年以来，平静的月球表面再起波澜。
一艘迷你化、智能化和自动化版本的阿波罗模式的小飞船在38万公里外荒凉的月面起飞，月宫嫦娥飘然飞翔在月宫上空，再次点燃了人类探索月球奥秘的好奇心。
火光一闪，起飞！发动机奋力推动嫦娥加速到每秒1.67km的速度，奔向宇宙中的归家旅程。我，一个航天粉丝键盘侠，高兴坏了。6分钟后上升器到达预定月球轨道开始准备择机和轨道器对接，跨出了中国航天的巨大一步。
一期一会，和轨道飞行器的对接将在周六某个时间开始，对接预计耗时3.5小时。嫦娥和来接她的使者将在轨道上携手同行，送样本回家。
技术难度方面，遥远的距离，通讯延迟，有限的电力和受限的起飞窗口，无一不是挑战。可是更大的挑战还在后面， 如果成功，那就是中国航天接连不断的突破。
返回也不是马上返回，嫦娥姐姐还要在太空转两天等待最佳回归时机，然后才能把辛辛苦苦采集的纪念品带回家。
航天迷像老父亲一样和航天人关心着嫦娥之旅。当然，对接更具挑战性，那绝对是一个万众瞩目的环节。
其他不说了，嫦娥五号给我们航天迷带来的高潮是一波紧接着一波，技术惊喜是一个连着一个。那么，我心中高潮中的高潮是什么呢？
当然是月球轨道对接。太硬核了，想想都激动。
加油！中国航天！奥力给！我们的目标是星辰大海！
总体：嫦娥5号 = 苏联的无人挖土 + 美国的月轨对接。
先从宏观数字上说：
人类从月亮上拿回月壤的国家目前总共有两个，一个是美国，另一个是苏联。
美国一共取了6次月壤，都是有人操作，总共获得了381千克。
苏联一共取了3次，是无人操作，总共获得了355克。
我们这一次是无人操作，一次获得2千克。这个成就是不差的。
美国的发射重量是48吨，苏联是5.6吨，我国是8.2吨。
也得益现代科技的进步。在美国第一次获得月壤前，总共进行了34次月球发射，绝大多数以失败告终。美国阿波罗持续10年，每年消耗了2.5%的GDP。放到现在相当于每年5000亿美元，坚持10年。也就是每年造40艘福特号航母，连续造10年（By comparison: the moon landing）。
苏联在第一次获得月壤前，总共进行了46次月球发射，绝大多数以失败告终。第一次只得到102克月壤。
可见美苏的探月活动代价是巨大的，是粗放式的。完全是政治意志在支撑。
而我国到目前为止屡次发射基本成功。一次成就将超过苏联。
今天，CNN报道，这是自1976年苏联月球24号以来，近50年内第一次有国家从月球上取回样品。
目前，只有我国有能力登陆月球，并返回。
美国和苏联都不可能再用以前的火箭和探测器登陆月球。这一点尤为重要。
因为，上面说了，早期的月球探测活动是粗放的、代价巨大的、风险极高的，都是不可靠的，是一定时期双方意识形态竞争的产物。
而我们国家的探月活动，是以科学研究为基础的，步步为营的，成本可控的、可持续发展的。
2010年，日本的“隼鸟”号取回0.1克小行星物质.
今年12月14日，号称日本的“隼鸟”2号将取回20克小行星物质。
隼鸟号没有着陆、上升、返回过程。
可见，日本的太空探测虽然也算是量力而为，但也是想在政治上实现第三个取得外太空物质的国家，因此也是一种短视的、急功近利的、投机取巧的行为，其探索过程对载人航天没有任何参考意义。
而我们国家是一步一个坚实的脚印。
一两次的成功别人不会太在意你，只有势不可挡、汹涌向前的步伐最令人敬畏。
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再来说一下技术细节：嫦娥5号的“挖土”方案史无前例。
在技术验证方面，嫦娥5号 = 苏联的无人挖土 + 美国的月轨对接。
上面说了，美国是宇航员挖土，有人操作，和我国不同。
苏联进行了三次挖土。苏联挖土好比是用卡车拉着挖土机去挖土，挖到后把挖土机扔了，用卡车把100克土运回来。由于卡车自身太重太耗油，所以只能运一点点土。
而我们国家是：用卡车拉着皮卡和挖土机二者一起去挖土，挖到土后把挖土机丢了；然后皮卡把土交给卡车，然后把皮卡扔了；最后卡车带着土回来。由于把皮卡扔了，所以返回时重量降低了很多，装的土更多。
所以，嫦娥5号多了一个皮卡与卡车对接的过程。
在月球轨道上两个航天器进行对接，目前只是有阿波罗载人任务实施过。两人登月，一人留在轨道舱，最后汇合，返回。
所以，嫦娥5号 = 苏联的无人挖土 + 美国的月轨对接。
2020年12月3日23时10分21秒000毫秒，嫦娥五号上升器3000N发动机工作约6分钟，成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。这是我国首次实现地外天体起飞。
与地面起飞不同，嫦娥五号上升器月面起飞不具备成熟的发射塔架系统，着陆器相当于上升器的“临时塔架”，上升器起飞存在起飞初始基准与起飞平台姿态不确定、发动机羽流导流空间受限、地月环境差异等问题；另外由于月球上没有导航星座，上升器起飞后，需在地面测控辅助下，借助自身携带的特殊敏感器实现自主定位、定姿。
点火起飞前，着上组合体实现月面国旗展开以及上升器、着陆器的解锁分离。此次国旗展开是我国在月球表面首次实现国旗的“独立展示”。
到了预定的起飞时刻，主发动机自行点火，上升器起飞。在起飞的最初一小段距离，上升器是不进行姿态调整的，之后会根据之前收到的参数迅速调平，并开始竖直上升，到达一定高度后上升器在GNC系统的指挥下，在主发动机和姿态控制发动机的共同作用下开始按照既定程序拐弯，并以一定角度转入轨道入射段，经过一段飞行后，上升器进入交会对接初始轨道。
上升器在月面逗留期间，轨道器和返回器组合体环月飞行，在地面控制下已完成了4次调相控制（调整轨道）及支撑舱分离，在环月圆轨道上等待上升器到来。
上升器在进入交会对接初始轨道后，启动交会对接程序，之后要进行多圈的飞行，完成4次远程导引，来到轨道器和返回器组合体斜上方位置，准备实施交会对接，开始浪漫的“太空牵手”！
再说一次，嘿嘿，这是我国首次实现地外天体起飞。也是世界上1976年后的首次地外天体表面实施发射……
以后统计2020年度世界发射次数时，得注明，地球发射（世界各国若干次）+地外天体发射（中国 1次）！
中国 ，自豪！
中国 ，加油！
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