突破的核心技术 AI将助嫦娥五号铲取月壤

“嫦娥五号将软着陆在月球上，随后取样返回。”7月5日举办的2019软件定义卫星高峰论坛上，中国科学院院士、中国探月工程首任首席科学家欧阳自远表示，月面取样返回航天器要发射、降落、取样，还要回来，会有一大堆技术难题，目前全部被攻克了。

欧阳自远介绍，嫦娥五号目前实现突破的核心技术包括：运载发射、地月转移、近月制动、环月飞行、月面下降、月面采样、月面上升、交会对接、环月等待、月地转移、轨道分离、再入回收12个部分。

“整体载荷8.2吨，会采用新运载火箭，在海南文昌发射中心发射。”欧阳自远说。嫦娥五号将实现4个重大突破，即首次在月球表面自动采样;首次从月面起飞;首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接;首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。

此次嫦娥五号的月面着陆点在月球正面。“我们选择的着陆点距离美国‘阿波罗计划’6次的着陆点有较远的距离，距离大概1000多公里之外，那里会有新的现象、会有新的发现。”欧阳自远说。

嫦娥五号仍采用软着陆。软着陆，实际上是人工智能的自主决策。“探测器非常聪明，它会一直晃来晃去地拍照，琢磨这个地点安全不安全，如果4个点不能在一致的水平面上，是会翻车的。”欧阳自远说，它一直在计算、挑剔，边走边找，最后作出判断和决策。

为什么不拍个照片让地球上的人确定落在哪呢?“人来不及帮它判断。”欧阳自远解释：一张照片，传到地球需要1.3秒，收到后再花几秒钟判断“哦，这里不行，再找”，再次指令传给它又要1.3秒。

科技日报记者了解到：嫦娥三号的实践证明，人工智能自主决策的方法能够做到探测器的四条腿安全地落在一个水平面上，安全着落。嫦娥四号又根据月球背面山多的特点做了调整，但都完成了视频获取月面数据、进行自主决策、选择落月点的任务。

“到了月球以后，探测器会用电铲铲取土壤，另外自动打钻取岩芯。”欧阳自远说，嫦娥五号的采样方式是复合式的，搭载了深孔钻取式采样器和铲挖式复合功能采样器联合完成采样。

这一钻探过程在实验室进行了反复的试验。人们对月表下的情况不得而知，很可能遇到坚硬的巨石，也可能是松软的土壤，或者其他矿物质，机器零部件的运动磨损和热胀冷缩情况都不同，地面实验室想象了各种不同的工况，通过模拟月壤情况对嫦娥五号的采样器进行验证。

“采样结束后，它还回不到地球。”欧阳自远说，它不可能在来到月球时就携带足够返回的燃料。

上升器将在月球表面进行首次月面起飞，但只能进行短距离的飞行。“只有一个办法，进入月球后，会有一条‘飞船’在月球空间等候跟它交会对接，并转移月壤。”欧阳自远说，它们的对接，将是“针尖”对“针尖”的对接，地球上根本无法提供数据和测控支持。

交会对接的过程需要依靠嫦娥五号自己来完成。嫦娥五号会有一个“大脑”和一双“眼睛”。测量敏感期像“眼睛”一样提供精确的信息，嫦娥五号的智能大脑将完成自主控制。

“它们返回地球时，会遇到大气层的高速摩擦。如果速度太高了，很可能会被烧掉，要想想办法。”欧阳自远说，这个办法和“打水漂”的原理相似，即让返回舱在大气层上层弹跳出去再回来，速度下降后再进行大气层的穿行。相关的返回技术已经得到验证。我国在2014年发射的探月试验飞行器，成功验证了跳跃式弹道技术。

“通过环月卫星探测、月面软着陆探测与月球车勘察、月面软着陆探测与采样返回的实施，为我国载人登月和月球基地建设积累经验和技术。”欧阳自远总结道，在此基础上，人类将开启重返月球的新征程，并孕育出月球科学的新突破，最终形成人类开发利用月球的能力。