【CNMO】在古人眼中，月亮是一个充满诗意的星体，直到今天还带给我们无尽的遐想。
时隔近两年，中国探测器再一次重返月球。12月1日晚，又传来好消息，嫦娥五号探测器已在月球正面预选着陆区成功着陆，这意味着我国嫦娥五号探月工程任务基本已完成了一半。如果接下来一切顺利，嫦娥五号探测器将成功带回月壤，成为继美国、苏联之后，第三个完成此类任务的国家，而中国航天人为此已准备了很多年。
嫦娥五号探测器发射成功
在很多人的想象中，宇宙总是“漆黑”一片，我们不免为“五姑娘”担心。不过，有了中国“超级望远镜”的精准护航，“五姑娘”所走的每一步都显得很有底气。曾经有这样一部电影，影片中男主角双眼能预知未来，并数次以此躲避了危险。而“超级望远镜”在探月中就起着这样的作用。
不同于一般的望远镜，嫦娥五号奔月背后的“超级望远镜”由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站以及位于上海天文台的VLBI数据处理中心(VLBI中心)组成，这样一张巨网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多千米的巨大综合口径射电望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒。简单来说，就是把几个小的望远镜联合起来，来达到一架大望远镜的观测效果。
中国“超级望远镜”的“前世今生”
要了解中国“超级望远镜”的诞生，必须先要了解叶叔华其人。这位战略科学家在1958年勇敢挑起了筹建我国世界时综合系统的重任，我们现在使用的““北京时间””已和她的名字联系到了一起。作为一位“时间”测量工作者，似乎没有人比她更懂得“时间”背后所要付出的努力。
年轻时的叶叔华
甚长基线干涉测量（VLBI）在上世纪六七十年代还属于一项新技术，但当时的叶叔华已敏锐地看到了VLBI技术的应用前景，在1973年就提出了发展VLBI的计划。事实上，后来各国都开始采用VLBI技术，全球第一张黑洞照片用的就是这一技术。现在看来，如果没有叶叔华的正确判断，中国的时间测量技术可能很难达到今天的成就。
1981年10月，叶叔华担任上海天文台台长，她突破重重困难争取到了VLBI项目的科研经费，随后又提出要在乌鲁木齐建VLBI站点，很多人都对此感到不解。这又是叶叔华长远目光的一次体现，因为VLBI站点间的距离越远，就意味着“超级望远镜”分辨率越高。
工作中的叶叔华
时间来到2007年，“嫦娥一号”卫星发射，叶叔华一手搭建起来的VLBI测轨分系统迎来一次大考，结果只用了6分钟就完成了VLBI测轨，后来的“嫦娥四号”和“天问一号”更是缩短到了1分钟，这让当时的参与者大感惊讶。
现在，这台“超级望远镜”转向了千里之外的嫦娥五号，为后者承担探明前路的重任。和以往的探月任务不同，此次嫦娥五号直接用上了大推力的长征五号火箭，这是因为“五姑娘”重达8200公斤，还因为探测器本身极其复杂，它由上升器、着陆器、返回器、轨道器四部分组成，各部分都有着不同的功用。
那么，VLBI测轨分系统是如何为嫦娥五号探测器工作的呢？
为“五姑娘”探路
在任务实施前，VLBI中心接收北京航天指挥控制中心（北京中心）发送的跟踪时间计划和探测器轨道预报参数等信息，制定VLBI观测计划，向北京中心和各观测站发送VLBI观测计划和引导信息。此外，还有一项工作必不可少，那就是要保证各个测轨观测站的持续供电，这样“超级望远镜”才能放心工作。
上海站（图源：中科院上海天文台）
从嫦娥五号成功发射到后续返回，各个VLBI观测站必须开展全程的跟踪观测，记录VLBI原始观测数据并实时向VLBI中心发送；VLBI中心处理了这些数据后，要将结果发送给北京中心；而后VLBI中心接收来自北京中心转发的深空站测速测距数据，再利用VLBI和测速测距数据进行定轨和定位，并按要求将探测器定位的结果发送给北京中心；最后在指挥员的统一指挥下，由各个操作手完成对探测器的操控。整个过程缺一不可。
嫦娥五号进入预定轨道后，为了顺利到达近月点，这期间就要依靠“超级望远镜”提供的数据进行多次中途修正。随后在很长一段时间里，“五姑娘”像个旋转的舞者那样在环月飞行轨道上继续进行绕月运动，并在合适时机完成轨道返回组合体和上升组合体的分离。之后，望远镜给出月面着陆点的精确坐标。确定着陆点，嫦娥五号着陆上升组合体将进行月面软着陆，整个着陆下降的过程历时15分钟左右。
着陆成功后，“五姑娘”就要投入紧张的“挖土”工作了，因为可利用的时间仅有两天。期间嫦娥五号探测器通过采样封装设备完成对月壤的钻取、表取以及封装。与此同时，“超级望远镜”也在为月球轨道交会对接和样品转移做准备。
嫦娥五号探测器着陆影像图（图源：新华社）
“挖土”任务完成后，嫦娥五号上升器将从月球起飞，这一过程可视为一次从月球发射航天器的无人实验。一旦上升器回到月球轨道，样本需要被转移至返回器上，这时嫦娥五号和背后的“超级望远镜”才迎来真正的考验：上升器和轨道返回组合体与返回器的精准对接。在寂静无声的月球上空，双方开始对接，这不光需要深空测控技术的支持，还需要满足光照需求以及姿态控制要求。
通过望远镜的远程导引和近程导引技术，上升器与轨道返回组合体逐步完成交会对接，上升器中存放的月球样本通过轨道器被返回器“吞入”肚中，随后返回器预定时机加速进入月地转移轨道，踏上回家之路。
帮“五姑娘”回家
以往的探月任务中，中国的很多航天器要么在月球轨道上长久“徘徊”，要么脱离月球引力场，去往宇宙的更深处，安全返回还是第一次。因此，很有必要借助“超级望远镜”来确定一个精确的返回轨道，并且还需要更多深空探测站来实现对嫦娥五号的凝望。
嫦娥五号“打水漂”（图源：央视）
当嫦娥五号轨道器携返回器向地球呼啸而来时，最有趣的一幕出现了。返回器首先会以第二宇宙速度冲向地球，在进入地球大气后，通过半弹道跳跃式再入返回技术重新跳出大气层，再以第一宇宙速度进行降落，最终返回器打开降落伞，平稳安全地降落在预定地点。整个返回画面就像是在太空中打水漂。
写在最后
目前，嫦娥五号探测器已安然无恙地降落在月球表面，开启了月壤采集之旅，之后我们的“五姑娘”仍然需要在漆黑的宇宙中前行，等待它的挑战还有很多。而迎接嫦娥五号归来的人们眼中满含着热望。
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