嫦娥五号任务是中国探月工程“绕、 落、 回” 三步走中的收官之战, 是迄今为止中国空间探测任务中最为复杂的一步。 2020 年 11 月 24 日 4 时 30 分, 探月工程嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场, 用长征五号运载火箭成功发射升空, 并进入地月转移轨道。 历经 112 h 长途飞行并实施 2 次中途轨道修正后, 探测器抵达月球, 再经过 2 次近月制动顺利进入环月圆轨道。 此后, 探测器经历组合体分离、 环月降轨及动力下降,着陆器和上升器组合体于 12 月 1 日 23 时 11 分在月球正面风暴洋东北部预选区域着陆并开展采样工作。 12 月 3 日, 上升器点火起飞并精准入轨, 于 6 日完成与轨道器和返回器组合体之间的交会对接及样品转移, 此后按计划分离并受控落月。 12 月 12 日至 16 日, 轨道器和返回器组合体在完成 2 次月地转移入射、 2 次轨道修正后, 返回器于 12 月 17 日与轨道器分离并重返地球。 2020 年 12 月 17 日 1 时 59 分, 探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆, 这标志着中国首次地外天体采样返回任务圆满完成。
嫦娥五号探测器在一次任务中, 连续实现中国航天史上首次月面采样、 月面起飞、 月球轨道交会对接、带样返回等多个重大突破, 为中国探月工程“绕、 落、 回” 三步走发展规划画上了圆满句号。 同时, 嫦娥五号任务作为中国复杂度最高、 技术跨度最大的航天系统工程, 成功实现了多方面技术创新、 突破了一系列关键技术, 对于中国提升航天技术水平、 完善探月工程体系、 开展月球科学研究、 组织后续月球及星际探测任务, 具有承前启后、 里程碑式的重要意义。
图 1 天马望远镜接收的嫦娥五号探测器信号
VLBI 测轨分系统是探月工程嫦娥五号任务测控与回收系统的重要组成部分。 天马望远镜作为 VLBI 测轨分系统的重要测站, 从 11 月 24 日 15 时 22 分开始, 至 12 月 17 日 13 时 50 分结束, 全程执行嫦娥五号探测器全部 11 个飞行段中 9 个飞行段的 VLBI 测定轨任务。 在天马测站全体参试人员的共同努力下, 天马测站每日在嫦娥五号探测器可见弧段跟踪观测时间约为 12 小时, 任务期间 65 米天线、 X 波段致冷接收机、 CDAS2-D数字终端、 FS 系统、 时频系统、 运控系统等核心参试设备工作正常, 连续 24 天设备零故障、 操作零失误、数据有效率 100%, 为嫦娥五号探测器 VLBI 测定轨任务的圆满成功提供了有力支撑。
在任务准备期间, 团组成员对天马望远镜及其关键设备进行了维修维保, 安装测试了深空探测器专用VLBI 一体化终端, 开展了各种演练等。 同时, 团组技术人员还分别前往密云 50 米、 昆明 40 米、 乌鲁木齐26 米测站进行设备巡检和性能测试, 并在执行任务期间去密云测站支援, 为圆满完成任务做出了贡献。