嫦娥五号登月为何比阿波罗陷得深？差距较着，跨越时代的手艺鸿沟_头条

嫦娥五号自发射入轨以来已有20天时间，13日9时51分又实施了第二次月地转移轨道入射，这标志着探测器已经完成9大阶段性任务，进入月地转移飞行阶段，正式踏上回家之路

作为人类有史以来首次采用月球轨道自动交会对接方案的无人采样飞船，嫦娥五号与半世纪前NASA主导实施的阿波罗载人登月工程有着千丝万缕的联系，可以说二者是相互成就。

嫦娥五号踏上归途

阿波罗载人登月的成功为嫦娥五号任务的实施积累了知识与经验，继往开来的嫦娥五号也是对“质疑阿波罗载人登月造假”言论的一次有力澄清，因此它的一举一动都免不了与前辈加以对比。

本月初，嫦娥五号着陆器与上升器组合体成功实施嫦娥探月工程的第三次月面软着陆任务，随后不久国家航天局就发布了由着陆器全景相机拍摄的人类有史以来最高清的月面照片。

嫦娥五号着陆器全景相机拍摄

由于此次任务目的性很强，就是为了实施月面采样，以及验证一系列月地返回技术，所以没有携带巡视器，因此我们只能以第一人称视角观察探测器，而着陆腿就是我们能看到的最主要结构。

嫦娥五号着上组合体着陆足垫深陷月面的凹坑也让一些质疑阿波罗造假的言论喜出望外，仿佛又找到了“铁证”，他们将其拿来与阿波罗登月照片对比，发出质问，为什么阿波罗着陆足垫着陆月面后基本没有凹坑？

嫦娥五号（左）与阿波罗登月舱（右）着陆痕迹对比

造成着陆差异的原因至少有三点：

1.主发动机关机时间点的差异，嫦娥五号着上组合体是在距离月面3米高度关闭发动机，而阿波罗11号登月舱则是在着陆月面后关机。

由此导致二者下降速度的差异，提前关机的嫦娥五号下降速度为4米/秒，而阿波罗11号则是0.3米/秒，后者形成的落月时速约为1公里/时，这一速度甚至比正常成年人的步行速度还要低。接触月面后缓冲机构也将进一步发挥作用，因此阿波罗11号宇航员几乎毫无感觉地降落在了月面上；

阿波罗登月舱落月重量约5吨

2.阿波罗登月舱发射质量是15吨，与之对比嫦娥五号着上组合体则是不到3吨，因此前者配置的LMDE主减速发动机推力更大，达到了46.75千牛，嫦娥五号着上组合体主减速发动机推力则是7.5千牛。发动机推力更大意味着对月面吹拂力度更大，大量月壤在发动机羽流作用下以月尘形式抛洒四周，因此着陆器着陆的月面硬实程度更高；

LMDE变推力主减速发动机

3.悬停高度与悬停时间的差异，阿波罗11号登月舱是在距离月面2米高度悬停，且悬停时间长达十几秒，发动机羽流吹拂月面的时间更长，而嫦娥五号则是在距离月面100米高度悬停，且悬停时间更短，发动机羽流对月面的吹拂效应更弱。

因此阿波罗登月舱着陆时月面月壤的深度更浅，这一点也可以从宇航员月面活动的脚印深度中观察差异，距离登月舱越近脚印越浅，距离登月舱越远脚印越深，因为随着距离的延伸发动机羽流吹拂效应也在减弱。

阿波罗15号航天员在月面布放探测仪器

上述三点因素已经足够说明为什么阿波罗登月时没有凹坑，亦或者凹坑更浅的原因。

近年来回击“阿波罗登月造假言论”的铁证已经是越来越多，目前仍在环月运行的LRO遥感卫星在其长达11年的服役生涯中多次拍到了全部6处阿波罗登月遗址（飞船下降级及月面活动痕迹）：

LRO卫星阿波罗11号登月遗址成像

阿波罗11号，登月时间：1969年7月20日协调世界时20:17:43

航天员：指令长尼尔·阿姆斯特朗、指令舱驾驶员迈克尔·科林斯、登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林

登陆地点：月球正面宁静海南部

月表停留时间：21小时36分20秒

LRO卫星阿波罗12号登月遗址成像

阿波罗12号，登月时间：1969年11月19日协调世界时06:54:35

航天员：指令长皮特·康拉德、指令舱驾驶员阿尔弗莱德·沃尔登、登月舱驾驶员詹姆斯·艾尔文

登陆地点：月球正面风暴洋南部

月表停留时间：31小时31分钟11.6秒（上海电视台对此次行动进行了录播）

LRO卫星阿波罗14号登月遗址成像

阿波罗14号，登月时间：1971年2月5日协调世界时09:18:11

航天员：指令长艾伦·谢泼德、指令舱驾驶员斯图尔特·罗萨、登月舱驾驶员艾德加·米切尔

登陆地点：月球正面弗拉·毛罗高地

月表停留时间：33小时30分钟29秒

LRO卫星阿波罗15号登月遗址成像

阿波罗15号，登月时间：1971年7月30日协调世界时22:16:29

航天员：指令长大卫·斯科特、指令舱驾驶员阿尔弗莱德·沃尔登、登月舱驾驶员詹姆斯·艾尔文

登陆地点：月球正面雨海

月表停留时间：66小时54分钟53.9秒

自此次任务开始阿波罗月球车开始加入进来，从卫星照片中可以很容易辨认出月球车车辙。

LRO卫星阿波罗16号登月遗址成像

阿波罗16号，登月时间：1972年4月21日协调世界时02:23:35

航天员：指令长约翰·杨、指令舱驾驶员肯·马丁利、登月舱驾驶员查尔斯·杜克

登陆地点：月球正面笛卡尔环形山

月表停留时间：71小时2分钟13秒

LRO卫星阿波罗17号登月遗址成像

阿波罗17号，登月时间：1972年12月11日协调世界时19:54:57

航天员：指令长尤金·塞尔南、指令舱驾驶员罗纳德·埃万斯、登月舱驾驶员哈里森·施密特

登陆地点：月球正面陶拉斯-利特罗山谷

月表停留时间：74小时59分钟40秒

除了LRO卫星，我国嫦娥二号在距离月面100公里处使用CCD立体相机拍摄的阿波罗着陆区照片中，也可识别出登月遗址。

LRO卫星搭载的窄视场相机

LRO卫星之所以能够对登月遗址进行成像工作，有赖于该星搭载的LROC窄视场相机，它能够提供5公里成像幅宽范围内0.5米级高分辨率遥感照片。

此类相机对于我国而言也早已不是什么新鲜事物，例如，高景一号商业遥感卫星搭载的高分相机比LRO成像分辨率还要高得多，既然地球上的汽车都能辨识，在月球自然也不在话下。

高景一号在530公里高度对汽车目标成像

月球还有相当于地球更有利的成像条件，首先是轨道高度更低，LRO卫星可以在距离月面50公里高度成像，即便将探测器压低至15公里高度也没有问题，对于地球而言低于150公里就面临再入风险。再就是月球无大气环境干扰，地球则是相反。

不少人质疑，在人类发射第一颗人造卫星仅11年后，大洋彼岸的NASA凭什么就有载人登月技术实力，这是对人类初入宇宙历史认知的误差。在那一时期不仅仅是载人登月，还有水星、金星、火星、木星、土星等天体都在那一时期实施了探测任务。

1960年10月10日尝试发射的火星1A/B探测器（苏联）

包括飞向太阳系边际的旅行者2号也在阿波罗登月工程之后不久便发射升空，这些都可以看作是人类之于太空初出茅庐的好奇与冲动，而且在那一时期太空除了用于国防用途，就只剩下展示科技成就的价值。

LRO卫星除了利用成像照片粉碎质疑阿波罗造假言论，也曾多次拍摄我国嫦娥登月器。本月初嫦娥五号着上组合体刚登陆月球不久，LRO卫星就过顶对其成像，此前嫦娥三号、嫦娥四号也都曾被拍到。

LRO卫星对嫦娥五号成像

为什么巅峰高地要用这么长的篇幅为阿波罗登月工程说话？因为大国自信无需建立在污蔑言论基础之上，在新世纪太空竞赛中赢也要赢的堂堂正正。

此前笔者曾发布《嫦娥五号反超阿波罗登月，大言不惭还是言之凿凿？人类进步的必然》一文，用翔实的事实证明嫦娥五号登月技术的先进性，那么前文所述二者落月痕迹差异的事实又怎么理解呢？我们可以从二者落月时序中感受时代的进步。

嫦娥系列探测器登月时序

阿波罗登月舱与嫦娥五号着上组合体都是从距离月面15公里高度进入主减速段行程，此段行程反推发动机将以接近最大推力工况运行数分钟，当到达距离月面约3公里时二者都不约而同地选择这一高度点作为正式着陆行程的起点高度。

进入着陆行程后阿波罗登月舱与嫦娥五号着上组合体都将逐渐调整水平姿态，使得探测器垂直于月面。

着陆段是整个登月任务中风险最高的阶段，同时也是体现技术差异的阶段。

嫦娥五号配置的激光测速敏感器

嫦娥五号着上组合体应用的导航手段更加丰富，惯性导航测量单元、微波测距测速敏感器、激光测距测速敏感器共同导引探测器始终处于正确的轨道之上。

阿波罗登月舱只有微波测距测速装置，且测量精度对比半个世纪后的当下显然有着数量级差距，直到阿波罗14号才应用第一代惯性导航测量装置。

阿波罗登月舱配置的早期着陆雷达（微波测距测速）

作为嫦娥探月工程的第三次登月任务嫦娥五号着上组合体在全球范围内率先应用了激光测速敏感器，这是一种利用激光回波原理进行测速的敏感器。落月任务的再次成功标志着该敏感器实现国际首次在地外天体软着陆阶段使用激光多普勒测速技术进行三个正交方向速度测量。

进入着陆段初期嫦娥五号着上组合体使用光学敏感器进行粗避障，遴选着陆区，而此时阿波罗飞船则是航天员人工选择着陆区。

嫦娥系列配置的激光三维成像敏感器

进入着陆段后嫦娥五号着上组合体与阿波罗登月舱都会调低主减速发动机推力，进入缓速下降段。

嫦娥五号着上组合体抵达距离月面100米高度时进入悬停段，此一阶段探测器启用激光三维成像敏感器，它可以在1秒时间内获取着陆区三维图像，并在2秒时间内识别障碍物确定最终着陆点。

与之对比，阿波罗11号登月舱则是在更低的2米高度悬停，且悬停时间更长，这是为什么呢？

因为月面光照反射率大，航天员肉眼难以在更高的高度准确识别障碍物，只能通过降低悬停高度的方法识别，更低的高度也有更大的副作用，那就是反推发动机羽流吹拂月面产生的月尘会严重降低能见度，因此又不得不延长悬停时间用于肉眼确定着陆点。

阿波罗11号下降级羽流吹起的大量月尘

嫦娥五号着上组合体在百米高度悬停，月尘影响要小得多，加上激光三维成像敏感器有着远高于人眼的识别效率。

当两器（嫦娥五号、阿波罗登月舱）进入着陆段末段行程时都要面临最后的缓冲着陆难题，此一阶段要求发动机能够准时关机，否则残余推力会带来倾覆着陆器的风险。

前文提到阿波罗11号是着陆后关闭主发动机，这与他们的设计初衷是相违背的，与当时相对落后的关机敏感器配置有关。我们可以看到在阿波罗登月舱着陆足垫底部有延伸出来的杆状装置，这其实是一种触杆式敏感器，长度约1.7米，当它接触月面后会生成关机指令。

着陆足垫底部配有触杆敏感器

鉴于阿波罗11号长时间悬停带来的月尘视觉干扰，自阿波罗12号开始登月舱就不再悬停，且关机时间更早，在距离月面1.5米高度时就关闭主发动机进而以自由落体方式接触月面（仍然无法剔除月尘视觉干扰）。

嫦娥五号应用的则是非接触式关机敏感器“伽马关机敏感器”，当探测器降落至距离月面2米至3米高度时它可以接收回波信号进而生成关机指令。

嫦娥五号着上组合体配有非接触式关机敏感器

自由落体仍将产生较大的重力势能，嫦娥五号着上组合体选择了与阿波罗登月舱相似的“四着陆腿+悬臂梁”着陆支架设计，不同的是，基于技术的进步嫦娥五号着陆腿应用的缓冲材料性能更为优异。

嫦娥五号主着陆腿缓冲器内配置有铝质蜂窝缓冲材料，着陆能量通过压紧蜂窝结构实现，辅助缓冲器则应用了具有世界领先水平的高效吸能合金拉杆，该拉杆具有优异的拉伸性能，1米长拉杆最长可以拉伸至2米，通过拉伸运动吸收着陆缓冲能量。

高效吸能合金拉杆（图为嫦娥四号）

基于时代的进步嫦娥五号必然拥有一系列超越阿波罗飞船的系列先进技术，巨大的时间差也意味着这种对比是胜之不武的，然而嫦娥三号、四号、五号连续三次成功登月应用的自主避障技术即便是放眼当下的世界也仍然是唯一。

我们看到大洋彼岸在过去数十年时间里一直是人类探索宇宙的绝对主力，但这是建立在近百年积累的强大国力基础上的实力外溢效应，而实际上他们在面对技术难关时通常选择的是逃避策略。

气囊着陆只适用于小型载荷

探路者号、勇气号、机遇号三辆火星车使用气囊着陆规避自主避障需求，然而气囊着陆大大限制了着陆重量，更大规模的好奇号与毅力号使用的是基于遥感图像的相对导航手段，这仍然是逃避策略。

本世纪初NASA也曾下大力气开发基于激光成像的自主避障技术，但随着旨在载人重返月球的星座计划下马最终也是无疾而终。

就在他们走走停停的过程中我们迎来了一个又一个地外天体登陆技术的突破，也正因为有此技术基础，我们才敢于在第一次独立探火的天问一号任务中就冲击最高难度科目，一次发射实现对火星的“绕、落、巡”探测。

奔向火星途中的天问一号（实拍）

嫦娥五号任务的完全胜利还将大大加速我国载人月球工程的发展进程，今年旨在服务载人登月工程的新一代载人飞船试验船已经成功实施首飞任务，新型倒锥体大吨位返回舱成功经受近3000摄氏度热流烧蚀考验，并以高速半弹道跳跃式轨道再入返回地球，同时打出了10.8环的高精度落点成绩，嫦娥五号返回舱也将应用同款弹道再入返回地球。

全自主全自动居于世界领先地位的登月控制技术、月地轨道返回技术，加上新一代载人飞船，在通往载人月球探测目标的道路上我们已经攻克大部分技术难关，服务载人月球探测的921新一代重型载人火箭也已经驶入快车道。

921重型载人火箭箭体结构试验件