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嫦娥五号探测器

嫦娥五号探测器

嫦娥五号探测器（英文名：Chang'e 5，代号：CE-5），是由中国航天科技集团有限公司研制的月球探测器。嫦娥五号探测器全重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成。嫦娥五号由中国长征五号运载火箭在中国文昌航天发射场发射。

2020年11月24日，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道，同日，嫦娥五号完成第一次轨道修正。11月25日，嫦娥五号完成第二次轨道修正。11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行。11月29日，嫦娥五号从椭圆形环月轨道变为近圆形环月轨道。11月30日，嫦娥五号组合体分离。12月1日23时11分，成功着陆在月球正面预选着陆区。12月2日22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成中国首次月面自动采样任务。12月3日，嫦娥五号上升器将携带样品的上升器送入到预定环月轨道。12月6日，嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接，月球样品容器安全转移至返回器中。这也是中国航天器首次实现月球轨道交会对接。12月8日，嫦娥五号上升器受控离轨降落在预定落点。12月12日，第一次月地转移入射成功实施。12月16日，嫦娥五号探测器顺利完成第二次月地转移轨道修正。12月17日凌晨，探月工程嫦娥五号返回器在四子王旗预定区域成功着陆，标志着中国首次地外天体采样返回任务圆满完成。

嫦娥五号任务是中国探月工程的第六次任务，实现了中原地区首次月球无人采样返回，也是截至2020年11月中国航天最复杂、难度最大的任务之一，是中国探月工程三期采样返回任务的核心，也是中国研制的最为复杂的航天器系统之一。

研制背景

自1991年起，中国航天专家开始提出开展月球探测工程的设想。在1999年，原国防科工委组织了有关部门对月球探测的科学目标进行系统论证。到了2000年，中国科学院通过对探月科学目标的评审，并据此科学目标开始研制有效载荷。自2002年起，原国防科工委开始组织科学家和工程技术人员研究月球探测工程的技术方案。经过两年多的努力，他们成功落实了探月工程技术方案，建立了全国大协作工程体系，并提出了立足中国现有能力的绕月探测工程方案。

2004年1月，国务院批准绕月探测工程立项，命名为嫦娥工程。2006年2月，国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020)》，明确将“载人航天与探月工程”列入国家16个重大科技专项。是党中央着眼中国社会主义现代化建设全局，为推动航天事业发展、促进科技进步和创新、提高综合国力作出的重大战略决策。

中国嫦娥工程分三期实施，俗称“绕”“落”“回”探月工程“三步走”：

“绕”：探月工程一期的任务是实现环绕月球探测。2007年10月，中国首颗月球探测卫星嫦娥一号成功发射，在轨有效探测16个月，2009年3月成功受控撞月，实现中国自主研制的卫星进入月球轨道并获得全月图。

“落”：探月工程二期的任务是实现月面软着陆和自动巡视勘察。2010年10月嫦娥二号卫星成功发射，作为先导星，嫦娥二号为二期工作进行多项技术验证，并开展多项拓展试验。其中，2012年12月，嫦娥二号卫星在距地球约700万公里远的深空与图塔蒂斯小行星交会，并获取小行星高清晰图像。2013年12月嫦娥三号探测器成功发射并实现落月开展月面巡视勘察，获得大量工程和科学数据。

“回”：探月工程三期的任务是实现无人采样返回。2014年10月，中国实施探月工程三期再入返回飞行试验任务，验证返回器接近第二宇宙速度再入返回地球相关关键技术。11月，飞行器服务舱与返回器分离，返回器顺利着陆预定区域，试验任务取得圆满成功。随后服务舱继续开展拓展试验，先后完成远地点54万公里、近地点600公里大椭圆轨道拓展试验以及环绕地月L2点探测、返回月球轨道进行嫦娥五号任务相关试验。2018年5月，探月工程嫦娥四号探测器任务“鹊桥”中继星成功发射，顺利进入月球至地月拉格朗日L2点的转移轨道，6月进入环绕距月球约6.5万公里的地月拉格朗日L2点的Halo使命轨道，成为世界首颗运行在地月L2点Halo轨道的卫星。

研制目的

嫦娥五号任务计划实现三大工程目标：一是突破窄窗口多轨道装订发射、月面自动采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接、月球样品储存等关键技术，提升中国航天技术水平；二是实现中国首次地外天体自动采样返回，推动中国科学技术重大进步；三是完善探月工程体系，为中国未来开展载人登月与深空探测积累重要的人才、技术和物质基础。

嫦娥五号任务的科学目标主要有两方面，一方面是开展着陆点区域形貌探测和地质背景勘察，获取与月球样品相关的现场分析数据，建立现场探测数据与实验室分析数据之间的联系；另一方面对月球样品进行系统、长期的实验室研究，分析月壤的结构、物理特性、物质组成，深化月球成因和演化历史的研究。

研制单位

嫦娥五号任务由中国国家航天局组织实施，具体由工程总体和探测器、运载火箭、发射场、测控与回收、地面应用等五大系统组成。中国国家航天局探月与航天工程中心为工程总体单位，中国航天科技集团所属中国运载火箭技术研究院抓总研制运载火箭系统、中国空间技术研究院抓总研制探测器系统。中国卫星发射测控系统部负责组织实施发射、测控与回收。中国科学院国家天文台抓总研制地面应用系统，负责科学数据和样品的接收、处理、存储管理等工作。

研制历程

方案论证

2009年，在探月二期工程实施的同时，中国就正式启动了探月三期工程，即“嫦娥五号”任务的方案论证和预先研究。

中国探月工程分“绕、落、回”三步走，绕月和落月任务已圆满完成。根据探月三期时间表，预计于2017年12月发射嫦娥五号，实现月球取样并返回地球。嫦娥五号由轨道器、上升器、着陆器和返回器组成。将先后经历发射入轨、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、月地转移和再入回收等飞行阶段，最终将在四子王旗着陆，然后将约2千克月球样品送至地面实验室开展精细研究。

工程立项

探月工程三期于2011年立项，任务是实现无人采样返回。

探月工程三期规划实施两次采样返回任务，分别是嫦娥五号和嫦娥六号探测器，首次采用无人月球轨道交会对接方式实现月面自主采样返回。

为突破和掌握航天器再入返回地球关键技术，工程决定先期实施再入返回飞行试验，即发射一颗飞行试验器，飞抵月球附近后自动返回，以接近第二宇宙速度进入大气层，经跳跃式弹起后，再次进入大气层，并在内蒙古自治区中部地区着陆。

多次实验

再入返回试验

2014年10月24日，探月工程三期再入返回飞行试验器由长征三号丙运载火箭发射升空，准确进入地月转移轨道。同年11月1日，服务舱与返回器分离，随后返回器顺利着陆，试验任务取得圆满成功。服务舱拉升轨道，继续开展拓展试验，先后完成了远地点54万千米近地点600千米大椭圆轨道拓展试验和环绕地月L2点探测、返回月球、嫦娥五号调相机动模拟试验等任务。

2015年2月8日，中国国防科技工业局宣布，探月工程三期再入返回飞行器服务舱为嫦娥五号任务开展在轨验证，已完成调相试验，模拟嫦娥五号着陆器月面采样期间，轨道器的飞行控制过程，验证轨道设计、飞控时序、轨道精度等相关技术项目，为月球轨道交会对接创造良好条件。

长征五号运载火箭

2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞箭在中国文昌航天发射场成功发射，为中国从航天大国迈向航天强国奠定坚实的基础。

2020年5月5日，长征五号B（以下简称“长五B”）运载火箭，搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱，在文昌航天发射场点火升空将载荷组合体成功送入预定轨道，首飞任务取得圆满成功，实现空间站阶段飞行任务首战告捷，拉开中国载人航天工程“第三步”任务序幕。这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过“两万公斤”的航天器，进一步奠定“长征五号系列运载火箭”家族在世界现役火箭第一梯队中的地位。

着陆器推进子系统

2017年1月，嫦娥五号探测器着陆器推进子系统正样热试车取得圆满成功，同时标志着该系统热试车完美收官。这是嫦娥五号研制进程中非常关键的一步。

两度推迟

2015年3月，时任嫦娥五号总设计师、总指挥顾问的叶培建院士表示，嫦娥五号将于2017年前后发射，实现月球取样并返回地球，但因故推迟。

2019年1月14日，中国国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华在北京表示，嫦娥五号月面采样返回任务将于2019年年底左右实施。

2020年9月19日，时任中国探月工程副总设计师于登云在举行的2020年中国航天大会上说，中国探月工程稳步推进，预计2020年底之前发射“嫦娥五号”，实现月球区域软着陆及采样返回。

发射准备

2020年11月17日，长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区。

2020年11月21日上午，“嫦娥五号”月球探测任务进行了发射前的最后一次系统间全区合练。11月23日18时30分许，长征五号遥五运载火箭开始加注液氧液氢低温推进剂，计划于24日凌晨4时至5时择机实施发射任务。长征五号系列运载火箭第二次应用性发射，将运送探月工程嫦娥五号探测器至地月转移轨道，实施中国首次地外天体采样返回任务。

任务历程

发射入轨

2020年11月24日4时30分，海南文昌发射场，嫦娥五号探测器由长征五号遥五运载火箭成功发射，火箭飞行约2200秒后，探测器顺利预定轨道。

地月转移

2020年11月24日22时06分，嫦娥五号探测器3000N发动机工作约2秒钟，顺利完成第一次轨道修正，继续飞向月球。此次嫦娥五号任务发射入轨精度较高，轨道修正量很小。截至第一次轨道修正前，嫦娥五号探测器各系统状态良好，已在轨飞行约17个小时，距离地球约16万公里。

2020年11月25日22时06分，嫦娥五号探测器两台150N发动机工作6秒钟，顺利完成第二次轨道修正。截至第二次轨道修正，嫦娥五号探测器已在轨飞行约41小时，距离地球约27万公里，探测器各系统状态良好，地面测控通信各中心和台站跟踪正常。

近月制动

2020年11月28日20时58分，嫦娥五号探测器经过约112小时奔月飞行，在距月面约400公里处成功实施3000牛发动机点火，约17分钟后，发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断，嫦娥五号探测器近月制动正常，顺利进入环月轨道。

2020年11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点再次制动，将飞行轨道从椭圆环月轨道变为近圆形环月轨道。

着陆下降

2020年11月30日4时40分，嫦娥五号探测器组合体顺利分离，轨道器和返回器组合体继续在平均高度约200公里的环月轨道上飞行并等待上升器交会对接，着陆器和上升器组合体择机实施月面软着陆。

2020年12月1日22时57分，着上组合体从距离月面约15公里处开始实施动力下降，使用7500牛变推力发动机，逐步将探测器相对月球速度从约1.7公里/秒减速到0。12月1日23时11分，成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区（月球正面风暴洋月海的吕姆克山脉以北地区）。

月面工作

2020年12月2日4时53分，探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。22时，经过约19小时月面工作，探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并已按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。这是中国首次月面自动采样任务。

2020年12月4日，中国国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片。这是继嫦娥三号探测器、嫦娥四号探测器任务后，五星红旗又一次展现于月球表面，同时也是五星红旗第一次月表动态展示。

月面上升

2020年12月3日23时10分，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预定环月轨道。这是中国首次实现地外天体起飞。

交会对接与样品转移

2020年12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接，30分钟后，即6时12分，月球样品容器安全转移至返回器中。这也是中国航天器首次实现月球轨道交会对接。

为避免已经圆满完成任务的上升器成为太空垃圾，影响后续月球探测任务，2020年12月8日6时59分，嫦娥五号上升器按照地面指令受控离轨，7时30分左右降落在月面经度0度、南纬30度附近的预定落点。

环月等待

2020年12月6日，月球轨道交会对接。当日12时35分，嫦娥五号轨道器和返回器组合体与上升器成功分离，进入环月等待阶段，准备择机返回地球。至12月12日，嫦娥五号轨道器和返回器组合体共经历了约6天的环月等待。

2020年12月12日9时54分，第一次月地转移入射成功实施，轨返组合体从200km高度近圆形环月轨道进入了近月点高度约200km的椭圆轨道。

受控落月

2020年12月8日6时59分，嫦娥五号上升器按照地面指令受控离轨，7时30分左右降落在月面经度0度、南纬30度附近的预定落点。

月地转移

2020年12月13日9时51分，在距月面230km处，四台150N发动机点火，工作约22分钟，成功实施了第二次月地转移入射，轨返组合体成功进入月地转移轨道。

2020年12月14日11时13分，两台25N发动机工作约28秒，使嫦娥五号探测器轨道器和返回器组合体顺利完成第一次月地转移轨道修正。12月16日9时15分，两台25N发动机工作约8秒钟，第二次月地转移轨道修正顺利完成。

2020年12月17日1时，轨道器与返回器在距南大西洋地平线高约5000公里处正常解锁分离，轨道器按计划完成规避机动。

再入回收

2020年12月17日1时33分，在距地面高度约120公里处，嫦娥五号返回器以接近第二宇宙速度进入地球大气层，实施初次气动减速。在预定高度向上跃出大气层后，再次滑行下降，进行二次气动减速，在降至距地面约10公里高度后，阻力伞打开，12月17日1时59分，探月工程嫦娥五号返回器在四子王旗预定区域成功着陆，标志着中国首次地外天体采样返回任务圆满完成。

后续

2020年12月21日起，嫦娥五号轨道器转入长期管理阶段。由于嫦娥五号任务发射入轨精度高，轨道器减少了很多次轨道修正，节省了推进剂消耗。此前，探测器系统与相关系统根据轨道器推进剂剩余量，以及测控条件、器上设备状态和上下行数传状态，认为具备开展拓展任务的条件。经研究决定，轨道器完成主任务后，飞往日地L1点，进行环绕飞行并开展探测试验。

2021年3月，嫦娥五号轨道器在地面飞控人员精确控制下，成功被日地拉格朗日1点捕获，成为中国首颗进入日地L1点探测轨道的航天器。轨道器对地距离93.67万千米，整器姿态稳定、能源平衡、工况正常，后续将在日地L1点探测轨道运行，运行一圈周期约为6个月。

系统组成

探测器系统

嫦娥五号探测器由结构、机构、热控、数管、工程参数测量、天线、测控数传、供配电、采样封装、GNC、回收、推进、对接机构与样品转移、分离机构和有效载荷共十五个分系统组成。

嫦娥五号探测器总重8.2吨，为四器组合体设计，由着陆器、上升器、轨道器、返回器4个部分组合而成。在经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆，按计划开展月面自动采样等后续工作。

其中，返回器、着陆器、上升器均有载人航天和探月工程一期、二期的研制基础。根据任务要求，自身1吨多的嫦娥五号轨道器，需要头“顶”3.7吨的着陆上升组合体，肚“装”3吨推进剂和300多公斤返回器，并在飞行过程中依次分离着陆上升组合体、对接与样品转移机构和返回器，这也让轨道器成为中国首个具有“大承载”“分离面多”等多个特点的月球探测飞行器。

轨道器

轨道器子结构位于探测器的底端，在圆筒构型的基础上增加了与着陆器连接的过渡锥段，圆筒内部采用具备高承载效率的球壳作为主承力结构，球壳上开孔安装4个贮箱，球壳凸面通过安装倒锥和返回器转接环承载整个返回器，球壳凹面安装推进发动机。圆筒内部设计有十字隔板，将圆筒、球壳、安装倒锥、仪器圆盘连接在一起，并共同承载。锥段结构内设计有月球轨道交会对接与样品转移对接舱结构。轨道器子结构由推进仪器舱结构、对接舱结构、支撑舱结构组成。推进仪器舱由筒段结构、承力球冠、十字隔板、安装倒锥、返回器转接环和仪器圆盘组成。

返回器

返回器子结构按照功能可分为承力结构和防热结构，按照构型可分为前端结构、侧壁结构、大梁和大底结构。前端承力结构主要承受平板受压工况，故采用高强铝合金材料；侧壁承力结构采用铝合金蒙皮桁条隔框半硬壳式焊接式结构；大底承力结构考虑着陆缓冲吸能要求，采用铝合金蒙皮并焊接辐射状加强筋式结构；针对承载和刚度要求，大梁结构采用高强变形镁合金，整体机加成井字型。

返回器结构不仅需要承受发射段和在轨段载荷，还需要承受再入段的气动力-热载荷。

着陆器

着陆器子结构采用桁架结构与箱板结构相结合的结构形式，桁架结构作为主承力结构，板结构作为辅助结构。着陆器主结构为近似八棱柱形，采用四贮箱并排安装的桁架结构方案，以适应推进剂质量占比大的特点。月面着陆缓冲机构连接在着陆器结构上，月面着陆过程中缓冲机构的极限输出载荷最大可达48.06 kN，载荷作用点距离舱体表面160 mm，该部位的结构设计需要克服板式结构承受点式集中悬臂大载荷问题。

上升器

上升器由球冠形底板、十字隔板、顶板、八块外侧板组成。其中，上升器底板作为主传力结构要将上升器整器加速度载荷传递到着陆器上，因此是上升器的关键结构部件。底板设计综合考虑使用温度环境适应性和质量代价，采用碳纤维增强树脂材料整体成型的加筋壳结。

综合运用拓扑优化、形貌优化、尺寸拓扑优化、尺寸优化不同的结构数值优化方法相互验证地、分层次地对大承载薄壁复合材料加筋壳结构进行减重设计，同时结合工程经验和传力路径最短的设计准则对优化结果进行校验，最终得到强度裕度和刚度略高于初步设计方案的减重优化设计方案，优化后方案质量为11.8kg，通过优化减轻了30.2%的质量（实现减重5.1kg）。

火箭系统

嫦娥五号采用长征五号运载火箭长征五号系列运载火箭发射，主要原因是嫦娥五号的探测器重达8200公斤，远超之前的嫦娥系列飞行器，只有长征五号才能把它送入太空。

长征五号运载火箭是捆绑四个助推器的两级半构型火箭，其芯级直径为5米，采用液氢液态氧发动机；助推器直径3.35米，采用液氧煤油发动机。火箭全长为57米，起飞重量为854.5吨，起飞推力为1062吨，近地轨道最大运载能力为25吨，地球同步转移轨道轨道最大运载能力为14吨。

2020年11月24日，由中国航天科技集团一院抓总研制的长征五号遥五运载火箭，在中国文昌航天发射场点火升空，成功将嫦娥五号探测器送入地月转移轨道，发射取得成功。这是长征五号系列运载火箭的第六次发射，也是2020年第三次执行发射任务。

发射场

嫦娥五号任务是文昌发射场的第9次实战发射，文昌航天发射场的建设初衷，是为满足空间站工程、新一代大推力运载火箭和新型航天器发射任务需求，因此有一些独特优势：一是纬度低、发射效费比高，同等条件下能够使地球同步轨道运载能力提升15%以上；二是射向宽、安全性好，火箭射向1000公里范围内均为海域，残骸落区均在海上；三是海运便捷、可行性强，解决了大尺寸火箭运输的难题；四是无毒无污染、绿色环保，是中国首个全面采用液氢、液氧、航天煤油等新型推进剂的发射场。

嫦娥五号探测器重达8.2吨，一般火箭的运载能力达不到要求。长征五号运载火箭，是中国运载能力和体量最大的火箭。要发射如此重的探测器以及大体量的火箭，选择文昌发射场很合适，可以发挥其纬度低、发射效费比高、海运便捷等优势。

科学研究

2020年12日19日，嫦娥五号所采集的约1731克月球样本，移交任务地面应用系统，时任中科院院长、党组书记侯建国将国家航天局移交的月球样品正式交接给中科院国家天文台，嫦娥五号任务由工程实施阶段正式转入科学研究阶段。

技术攻关

技术难点

据探月工程总设计师吴伟仁说，嫦娥五号发射其中的困难主要有四个方面：月球轨道的交会对接、月面采样、月面起飞和高速返回。

月面采样有难度。苏联当年做了好几次只成功了三次，共取回300多克月壤。嫦娥五号计划采样2公斤，要钻进去2米获取原原本本的月壤，还必须封装好拿回来。此外，嫦娥五号有着陆器、返回器，要在月球轨道交会对接，难度比较大。采样结束后月面起飞和高速返回也是需要攻克的难关。

第一关是“分离面多”。相较于神舟飞船和“嫦娥三号探测器”均只有两个部分需要分离，即两个分离面，“嫦娥五号”有5个分离面，分别是轨道器和着陆器组合体、着陆器和上升器组合体、轨道器和返回器组合体、轨道器和支撑舱及轨道器与对接支架。这些分离面都必须“一次性成功”。

第二关是“模式复杂”。探测器需要经历多个飞行阶段，还需要完成月面采样、月面起飞上升、月球轨道交会对接和样品转移、地球大气高速再入返回着陆等关键环节，并且设计约束多。其中，上升器与轨道器需要在距离地球38万千米的月球轨道上完成对接，在这里无法借助卫星导航的帮助，需要依靠探测器自身实现交会对接。

第三关是“细节严酷”。为获取月壤样品，“嫦娥五号”无人采样器将通过采样钻头深入月球内部和采样机械臂月球表面采样两种方法，再把样品转移到上升器，由上升器与轨道器对接，最终把样品转移到返回器，整个环节必须分毫不差。

第四关是“温度控制”。月球表面白天温度约零上180摄氏度，夜间零下150摄氏度，昼夜温差约330摄氏度。另外上升器发动机点火瞬间达到上千摄氏度，如何避免烧毁上升器和着陆器，对研制团队提出挑战。

第五关是“瘦身压力”。运载火箭的运载能力对嫦娥五号探测器的重量有严格的约束，一方面要尽可能对分系统进行“瘦身”，另一方面，因为备份产品较少，必须确保质量可靠。

技术创新

嫦娥五号任务创造了五项中国首次，一是在地外天体的采样与封装，二是地外天体上的点火起飞、精准入轨，三是月球轨道无人交会对接和样品转移，四是携带月球样品以近第二宇宙速度再入返回，五是建立中国月球样品的存储、分析和研究系统。

数据公布

2022年5月7日，中国国家航天局宣布，嫦娥五号探测器配置了降落相机、全景相机、月球矿物光谱分析仪和月壤结构探测仪。嫦娥五号探测器有效载荷科学数据处理期已满12个月。为更好地促进科学研究，嫦娥五号探测器有效载荷2级科学数据已公开发布。公众可通过访问月球与行星数据发布系统获取有关数据。

中国科学院地球化学研究所联合澳门科技大学和广东工业大学，通过对嫦娥五号月壤颗粒开展研究，在月壤玻璃珠表面微石陨石撞击坑中发现一系列含Ti的蒸发沉积颗粒，分析显示包括金红石（TiO2）、三方结构Ti2O（Trigonal-Ti2O）和三斜结构Ti2O（Triclinic-Ti2O）共3种Ti纳米矿物。其中，三方结构Ti2O和三斜晶系结构Ti2O之前尚未在天然地质样品中被发现，这是样品中发现的第七种、第八种月球新矿物；而在材料学领域，Ti2O是可在实验室内制备的光催化薄膜材料。

月壤研究

2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带1731克月球样品成功返回地球，根据一项发表在《科学》杂志上的最新研究成果，研究人员发现这些标本的年龄在19.63亿年至20.20亿年，是最年轻的月球岩石样品。12月19日，重1731克的嫦娥五号任务月球样品正式交接，标志着中国首次地外天体样品储存、分析和研究工作拉开序幕。

2021年10月19日，中国科学院发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果，研究结果表明，嫦娥五号带回的玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年，月球的岩浆活动一直持续到距今约20亿年，月球的寿命比此前推测的又延长了约8亿岁，多项突破性进展给出了对月球演化的全新认识。

2021年12月23日中午，随着CA1399航班在长沙黄花国际机场稳稳着陆，一份珍贵的嫦娥五号备份存储月球样品运抵湖南长沙。25日上午，嫦娥五号备份存储样品交接仪式在韶山市举行，国家航天局向湖南大学交接月球样品备份证书，标志着探月工程月球样品备份存储韶山基地正式启用。

2022年2月15日，《自然-天文学》杂志（Nature 天文学）发布了中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室行星遥感团队及合作者，利用嫦娥五号月球样品的同位素年龄和着陆区撞击坑统计结果，在常用月球年代函数的基础上建立了新的更精确的年代函数模型，为月球和行星科学研究提供更精确的时间表尺。

2022年3月26日，中核集团核能科学研究院团队利用核技术对嫦娥五号月球土壤样品进行分析研究，准确测定了月壤样品中40多种元素的含量。此次科研团队通过采用中子活化分析技术，对嫦娥五号所采集的月球样品进行了研究，发现嫦娥五号月球样品中所含有的化学元素与地球样品存在很大差异。

2022年4月，中科院地质地球所等科研团队通过对单个嫦娥五号月壤颗粒的探测分析，获得了月壤颗粒表面关键物质的太空风化作用信息。月球表面的太空风化作用主要受到微陨石撞击、太阳风及宇宙射线的辐照等因素共同作用。这一成果日前在国际学术期刊《地球物理研究快报》上发表。

2022年6月20日，中国科学院比较行星学卓越创新中心成员、中国科学院地球化学研究所杜蔚团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生的二氧化硅的高压相——赛石英和斯石英。

2022年8月，中国首次月球采样返回任务嫦娥五号（CE-5）着陆于月球风暴洋月海北部年轻的克里普（KREEP）地体，成功带回1.73kg月壤。

2022年9月，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室研究人员与中科院上海天文台、北京大学、山东大学威海校区研究人员合作，对嫦娥五号着陆区的玄武岩厚度进行了估算。研究人员依据嫦娥五号着陆区撞击坑溅射物中钛含量的分布特征，并结合月表撞击坑统计定年结果与嫦娥五号玄武岩样品的放射性同位素定年结果，确定了嫦娥五号着陆点及周边地区玄武岩单元的形成先后顺序。研究团队利用光学、地形、光谱以及重力等多源遥感数据，基于穿透与未穿透撞击坑的挖掘深度、部分淹没撞击坑的地形演化过程以及描述重力与地形相关程度的有效密度谱，估算了嫦娥五号着陆区各下伏玄武岩单元的厚度。研究结果表明，嫦娥五号着陆区至少经历了四次火山岩浆喷发，厚度中值分别为230米、70米、4米以及36米。从玄武岩厚度的空间分布趋势来看，研究发现随着与Rima、Mairan两条月溪的距离逐渐增加，玄武岩的厚度递减，这表明Rima与Mairan两条月溪的火山口为嫦娥五号着陆区玄武岩的喷发源头。进一步地，结合各玄武岩单元的面积与年龄估算结果，研究计算了嫦娥五号着陆区玄武岩的喷发速率，发现该地区的岩浆喷发通量在月球火山活动晚期（约20亿年前）有显著（约2个数量级）增强。同月，中国科学院地球化学研究所与昆明理工大学联合研究团队针对嫦娥五号表取月壤粉末中的铁橄榄石颗粒开展了深入与细致的分析工作，在亚微米级尺度的二次撞击坑中发现了歧化反应成因单质金属铁的可靠证据。同时，理论计算的结果表明该二次撞击坑的形成速度低于3.0km/s。

2022年10月22日，《科学进展》在线发表了嫦娥五号月壤样品的最新研究成果。中原地区科研人员提出新的月球热演化模型。10月，嫦娥五号月球样品研究获新进展，证明嫦娥五号月壤的光谱特征主要是由其富含的富铁高钙辉石引起的，而非此前遥感探测推断的橄榄石富集。

2022年11月24日，中国科学院地球化学研究所研究团队针对嫦娥五号表取月壤粉末中的硫化物颗粒开展深入细致的原位微区分析，首次证实了月壤中存在撞击成因亚微米级磁铁矿的存在。研究证据表明月球表面的硫化物在撞击过程中会发生复杂的气液反应，使得溶解进入硫化物的FeO通过共析反应生成亚微米级的磁铁矿以及单质金属铁。这一研究成果日前在国际学术期刊《自然-通讯》发表。撞击成因亚微米级磁铁矿的发现与证实，为学术界关于月壤中可能广泛存在原生磁铁矿的猜测提供了直接证据，同时也能够为月球表面磁异常等重大科学问题的解释提供了实验验证与理论支撑。

2022年12月13日，中国科学家对嫦娥五号样品的最新研究显示，月表中纬度区域太阳风在月壤颗粒表层中注入的水比以往认为的更多，而月球高纬度区域可能含有大量具有利用价值的水资源。

2022年12月14日，中国科学院国家空间科学中心和地质与地球物理研究所联合团队，对嫦娥五号月壤样品开展实验研究。分析结果发现，嫦娥五号月壤颗粒的最表层（~100nm）具有很高的H含量（意味着具有很高的水含量）和极低的D/H同位素比值，证明其来自太阳。根据测定的H含量以及月壤样品的粒径分布，估算的嫦娥五号着陆区太阳风来源水为46ppm，与遥感结果一致。

2022年12月23日，嫦娥五号月壤中外来岩屑能为认识月表物质翻耕迁移过程、月壳岩石组成多样性、月壳地质演化等提供制约信息。中国科学院地球化学研究所科研团队通过研究嫦娥五号月壤样品，获得了月球20亿年前年轻玄武岩地质单元上的外来火成岩碎屑组成，发现了月壳特殊岩石碎屑，指示月球上仍存在未被认识的地质单元。该研究工作近期发表于《自然-天文》行星科学期刊上。

2023年1月16日，由探月与航天工程中心、中科院前沿科学与教育局、国家自然科学基金委员会地球科学部主办的“第一届嫦娥五号月球样品研究成果研讨会”在京举行。研讨会围绕嫦娥五号月壤样品基本特性、月球火山活动历史及年轻火山活动成因、月球水和挥发分的含量与来源等主题，开展了深入研讨。

2023年1月17日，中国国家航天局公布了嫦娥五号月球样品的科研成果。科学家们通过对月球样品的研究，精确测定了月球的年龄是20.3亿年。

2023年4月，中国科学院地球化学研究所李阳团队通过嫦娥五号细粒月壤，首次发现具有蒸发沉积特征的蓝辉铜矿矿物（Cu1.8S）。该研究结果提供了月表硫化物在撞击过程中发生气化沉积的直接证据，进一步拓宽人类对月表复杂矿物组成的认识。

2023年5月7日，据中国科学院物理研究所，通过对嫦娥五号月壤样品开展系统的物质科学研究，中国科研人员发现了多种类型、不同起源的月球玻璃物质。更重要的是，他们还在嫦娥五号月壤中首次发现天然玻璃纤维。相关研究成果在线发表于《国家科学评论》。

中国国家航天局探月与航天工程中心主任，探月工程副总指挥刘继忠证实，中国的月球样品一是用于科研，另一部分可能用于公益，基本上是通过前期科学研究完以后，它的再研究的相关科学意义少了，再进行公益的展示，让大家更多地去认知月球。

2023年7月，嫦娥五号返回的样品为认识月球晚期的热演化机制提供了机遇，或可为晚期的火山喷发规模研究提供关键锚点。针对这一问题，中国科学院地质与地球物理学研究所、国家空间科学中心、中山大学、南京大学星等，对嫦娥五号玄武岩开展了火山喷发规模研究，揭示月球晚期火山喷发呈间歇性增强现象。这一研究成果在国际学术期刊《自然-通讯》发表。

2023年8月，香港大学地球科学系地质学家团队，通过国家航天局探月与航天工程中心月球样品管理办公室的审核，获得“嫦娥五号”2020年采集的月球土壤样本，成为首支研究月壤的香港团队。2023年11月，中国科学家领衔的国际研究团队在探月领域的新成果结合中国嫦娥五号、美国阿波罗、苏联Luna样品数据，采用深度学习方法获得高精度月球表面化学成分（铁、钛、铝、镁、钙、硅）分布图，全面反映月球表面化学特征，为月球火山活动和热演化历史研究提供关键数据。研究成果近日发表于国际学术期刊《自然-通讯》上。

截至2024年6月2日，嫦娥五号月壤样品已完成向40家科研机构的114个科研团队发放258份77.7克，在多个领域70余项嫦娥五号月球样品研究成果在中外重要学术期刊发表。

2024年6月23日，吉林大学的邹猛、张伟、李秀娟及中国科学院金属研究所任文才等人通过对嫦娥五号钻采岩屑月壤(No. CE5Z0806YJYX004)的观察分析，首次发现了天然形成的少层石墨烯。这一发现为人们认识月球的地质活动和演变历史以及月球的环境特点提供了新见解。该研究成果在National Science Review期刊上发表。

2024年7月3日，香港理工大学(港理大)科研团队通过国家航天局探月与航天工程中心月球样品管理办公室的审核，成功获得由嫦娥五号采集的月球土壤(月壤)样本。港理大其后会展开月壤深入分析研究计划。

2024年7月23日，中国科学院物理研究所表示：中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员陈小龙、副研究员金士锋、博士研究生郝木难等，联合北京科技大学副教授郭中楠、天津大学工程师殷博昊、中国科学院青海盐湖研究所研究员马云麒、郑州大学工程师邓丽君等，在嫦娥五号带回的月球样本中，发现了月球上一种富含水分子和铵的未知矿物晶体——ULM-1。这标志着科学家首次在月壤中发现了分子水，揭示了水分子和铵在月球上的真实存在形式。该研究成果在学术期刊《自然-天文学》（Nature 天文学）在线发表。

育种研究

2020年11月24日凌晨，随着嫦娥五号探测器顺利升空，探测器搭载的中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所中天1号和燕麦种子，在太空开展空间诱变实验。这些种子承载着创新育种技术、拓宽遗传资源的重任，旨在突破中国草产业发展“种”的“卡脖子”问题。

2020年12月23日，中国国家航天局向航天育种联盟及其搭载单位移交嫦娥五号搭载航天育种实验材料。

2022年5月，蒙草生态开展的“嫦娥五号”航天育种试验已完成阶段性工作，包括大青山山韭、大青山细叶百合等6个草品种，对其进行了组培、育苗等扩繁技术的研究，已获得愈伤组织和再生植株，并通过表型性状和生育周期等指标进行变异植株筛选，现已筛选出花期较晚的大青山细叶百合变异植株。

样品研究

中科院紫金山天文台网站，中科院紫金山天文台天体化学团队联合中国科学技术大学、佛罗里达大学、中国地质大学（武汉）和中科院南京地质古生物研究所，对中国返回的嫦娥五号月球样品开展了详细的岩相学、矿物学、微量元素地球化学和Fe-Mg-Sr同位素分析，揭示了嫦娥五号样品关于月球的资料源区特性和月球年轻火山活动奥秘。

研究流程

基于样品挑选和后续分析的共性，中国科学院地质与地球物理学研究所等提出针对嫦娥五号月壤以及未来行星返回样品的单颗粒综合分析的“六步走”工作流程：

步骤1：单颗粒样品显微操作，制备成样品阵列，利用μXRF技术快速扫描分析挑选目标颗粒，并按照后续分析测试需要制备成不同类型单颗粒样品（如树脂包埋、机械抛光或表面导电处理）。

步骤2：目标颗粒样品的3D-XRM/FIB-SEM联合分析，在微纳米尺度上获得样品三维形貌、结构和成分信息。

步骤3：目标颗粒样品的SEM综合分析，在微纳尺度上获得样品的表面形貌、结构和化学成分信息。

步骤4：目标颗粒截面样品的综合微区分析（如SEM、Raman、EPMA、SIMS、NanoSIMS），在微纳尺度上获得样品截面的形貌、结构、矿物相、化学成分（包括主量、微量元素及其同位素）等信息。

步骤5：利用先进的FIB-SEM技术，对目标颗粒样品中感兴趣的微区域进行三维重构分析，以及对其进行精准微切割，制备微纳尺寸的“薄片”或“针尖”样品。

步骤6：综合利用同步辐射STXM、先进的TEM和APT技术，在纳米到原子水平，对“薄片”或“针尖”样品开展形貌、结构、矿物相、化学成分、元素价态、元素同位素和微磁学等综合分析。

样品发放

2021年4月13日，嫦娥五号采回的第一批月球样品信息在中国探月与深空探测网发布。首批一共发布了44个科研样品，共56.8812克，其中光片样23个共768.3毫克、岩屑样19个共1112.9毫克、粉末样2个共55克；粉末样可由多个申请人共同借用，光片样和岩屑样则是排他的。截至5月31日，国家航天局共收到23家科研机构的37名使用责任人提出的85份申请。

2021年7月12日，第一批月球科研样品发放，来自13所科研机构的31份样品申请获得通过，对应第一批样品中的21个，共17.4764克。

2023年3月，嫦娥五号任务月球样品第六批科研样品完成准备工作。截至2023年4月，嫦娥五号采回的月球样品已进行到第六批发布，并完成了前五批的申请、审核和发放工作。6月26日，国家航天局探月与航天工程中心发布《关于发放第六批月球科研样品的公告》。经专家委员会评审，探月与航天工程中心审核，最终16家科研机构的60份申请获得通过，对应23名使用责任人，样品发放量共计12328.8毫克。2023年10月，嫦娥五号总设计师胡浩宣布，嫦娥五号月球科研样品即将面向国际开放申请。

2024年4月，探月与航天工程中心在北京组织召开了第七次月球科研样品借用申请评审会。经月球样品专家委员会评审，探月与航天工程中心审核并报国家航天局批准，最终13家科研机构的32份申请获得通过，对应17名使用责任人，样品发放量共计8293.5毫克。4月26日，嫦娥五号任务月球样品首次国际借用评审会议会在中国地质大学（武汉）南望山校区举行，有来自美国、欧洲和亚洲的10位科学家陈述其关于月球样品的研究计划。7月11日，中国科学院大学杭州高等研究院通过国家航天局探月与航天工程中心月球样品管理办公室的审核，成功获得由嫦娥五号采集的“月壤”样品。这是“月壤”首次经由国家航天局正式批准落地浙江省。

成果发布

北京时间2021年10月8日，嫦娥五号月球样品首篇研究成果《嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分》发表在国际学术期刊《Science》上，该成果由中国地质科学院地质研究所刘敦一研究员和海外高级访问学者科庭大学Alexander Nemchin教授领衔的国际团队取得，证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，打破了以前相关研究中29亿年的记录，使已知的月球地质寿命延长了约10亿年，为完善月球演化历史提供了关键科学证据。

2022年1月8日，中科院地质与地球物理研究所等单位发表研究结果，利用嫦娥五号上的月球矿物光谱分析仪，可以确认每吨月壤中大约有120克“水”（非液态水，而是与岩石结合在一起的“结合水”分子，经处理后可析出），每吨岩石中则大约有180克“水”，这是人类第一次有机会在月表近距离、高分辨地探测水的信号。

2022年6月15日，《自然-通讯》（Nature Communications）在线发布中国嫦娥五号的一项重要研究成果。中国科学院国家天文台李春来、刘建军研究员和上海技术物理研究所舒嵘研究员领导的团队，与中科院地质地球所、物理所、西安光机所、中国科学院地球化学研究所，北京空间飞行器总体设计部、北京航天飞行控制中心、北京空间机电研究所等单位合作，在国际上首次联合月球样品的实验室分析结果和月表就位探测的光谱数据，检验了月球样品中水的有无、形式和多少，回答了嫦娥五号着陆区水的分布特征和来源问题，为遥感探测数据中水的信号解译和估算提供了地面真值。

2022年9月9日，中国科学家首次在月球上发现新矿物，国家航天局、国家原子能机构联合发布这一结果，该矿物是一种磷酸盐矿物，呈柱状晶体，存在于月球玄武岩颗粒中，被命名为“嫦娥石”。该矿物是人类在月球上发现的第六种新矿物，中国成为世界上第三个在月球发现新矿物的国家。同月，中国科学院地球化学研究所科研团队针对嫦娥五号月壤样品开展了研究，通过红外光谱和纳米离子探针分析，发现嫦娥五号矿物表层中存在大量的太阳风成因水，估算出太阳风质子注入为嫦娥五号月壤贡献的水含量至少为170ppm。结合透射电镜与能谱分析，揭示了太阳风成因水的形成和保存主要受矿物的暴露时间、晶体结构和成分等影响。该研究证实了月表矿物是水的重要“储库”，为月表中纬度地区水的分布提供了重要参考。这一成果在国际学术期刊《自然-通讯》发表。

2023年3月30日，中英科研人员在《自然·地球科学》发表的研究结果，据测算，月球表面上可能储存着多达2700亿吨水。这些水储存在一种名为“撞击玻璃珠”的结构中，来源则是太阳风。这些玻璃珠具备维持月表水循环的能力和潜质，可能会在未来的月球探测中，提供可供就地利用的水资源。

2024年，中国科学家发现一种用月壤产水的方法，经分析计算，1吨月壤产生的水基本够50人一天饮用。验证性的科研装置最快会跟随嫦娥八号（2030年之前）发射到月球上，进行实验。9月6日，《自然》刊发中国科研团队对嫦娥五号月壤研究的成果，月球地质生命再一次“延长”，在1.2亿年前，月球仍存在火山活动。

文化科普

2020年12月4日，国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片。这是继嫦娥三号探测器、嫦娥四号探测器任务后，五星红旗又一次展现于月球表面，同时也是五星红旗第一次月表动态展示。

2021年2月27日，装有100克月壤样品的月球样品001号、嫦娥五号返回舱及着陆减速伞等嫦娥五号探测器相关展品在中国国家博物馆展出。

2021年9月28日，嫦娥五号返回舱实物、降落伞实物亮相第十三届中国国际航空航天博览会（珠海航展），吸引了大量观众注意。

2022年5月，嫦娥五号探测器有效载荷获得的2级科学数据正式面向社会公众开放，公众可以通过月球与行星数据发布系统https://oonbao.ac.cn获取相关信息，这一措施的目的是持续促进科学研究。

2022年7月12日，由国家航天局、中国科学技术协会联合出品的《神奇的嫦娥五号》科普纪录片在北京正式发布，面向社会大众，用科普的方式解读嫦娥五号，以期充分发挥重大工程的社会效能，推动科技资源科普化的进程。

2023年4月17日，以嫦娥五号带回的月球样本为对象的一系列艺术作品共同呈现的《阅壤——月壤科研成果主题艺术展》在中国科学技术大学展出，展览集结了科学家、艺术家和工程师的智慧，运用多形态的科技艺术表现形式，带领观众进入人类探月史上最具清晰度和可读性的显微月壤颗粒图像，解读月球的诸多科学问题、历史时刻、文化现象，共同探究隐藏在月壤尘埃中的宇宙奥秘。

2023年11月23日，中国首部以探月工程为题材的全方位、多维度、立体化四集科普纪录片《神奇的嫦娥五号》在中央电视台纪录频道频道正式播出。纪录片再现嫦娥五号任务的神奇之处，展现核心技术，解读科学原理，介绍嫦娥五号任务的全过程，包括长征五号运载火箭、氢氧发动机、多弹道发射、嫦娥五号探测器、空间推进系统、月面采样与封装、空间无人对接和样品转移、月地高速再入返回、测控和月球样品研究等内容。

获得荣誉

2020年11月24日，嫦娥五号搭载存储《星光》歌曲芯片顺利升空，开启了登月之旅。2021年4月16日，嫦娥五号搭载《星光》登月证书颁授仪式在北京举办。在会上，国家航天局探月与航天工程中心向节目制作方颁发了“中国探月工程嫦娥五号搭载证书”。

2021年12月20日，“嫦娥五号”月球样品揭示月球演化奥秘入选2021国内十大科技新闻。

2022年2月28日，科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布2021年度中国科学十大进展，嫦娥五号月球样品因揭示月球演化奥秘入选。

2023年10月1日，在阿塞拜疆巴库举办的第74届国际宇航大会(IAC)期间，国际宇航科学院主席舒马赫等科学家为中国嫦娥五号团队颁发了“劳伦斯团队奖”。该奖项表彰嫦娥五号任务“为人类探月和深空探测作出的杰出贡献”。

国际合作

2024年5月10日，在嫦娥六号探测器任务巴基斯坦立方星数据交接仪式上，嫦娥六号任务新闻发言人葛平称，中巴双方签署了国际月球科研站合作协议，中方也收到了嫦娥五号任务月球科研样品的借用申请。

评价

搭载着“嫦娥五号”探测器的长征五号运载火箭火箭发射成功，中国“探月工程”第三步拉开序幕。此次任务是“探月工程”的第六次任务，将实现中国首次月球无人采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究。（光明网评）

嫦娥五号执行此次任务有着非常重要的意义。这次任务有望实现中国开展航天活动以来的四个“首次”：首次在月球表面自动采样；首次从月面起飞；首次在38万千米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。（新华网、央广网评）

2021年2月22日上午，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在北京人民大会堂会见探月工程嫦娥五号任务参研参试人员代表并参观月球样品和探月工程成果展览，充分肯定探月工程特别是嫦娥五号任务取得的成就。他强调，要弘扬探月精神，发挥新型举国体制优势，勇攀科技高峰，服务国家发展大局，一步一个脚印开启星际探测新征程，不断推进中国航天事业创新发展，为人类和平利用太空作出新的更大贡献。

搭载着“嫦娥五号”探测器的长征五号运载火箭火箭发射成功，标志着中国“探月工程”第三步拉开序幕。嫦娥五号任务是“探月工程”的第六次任务，也是中国航天迄今为止最复杂、难度最大的任务之一，将实现中国首次月球无人采样返回，助力深化月球成因和演化历史等科学研究。（央广网评）

实施探月工程是党中央把握中国经济科技发展大势作出的重大战略决策，工程自立项以来圆满完成六次探测任务。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，于2020年12月17日首次实现中国地外天体采样返回，为未来中国开展月球和行星探测奠定了坚实基础。（新华社评）

嫦娥五号任务通过在预定着陆区域开展取样，以及月面科学探测和后期月球样品综合分析，有望在月球形成过程、地质演变等方面取得新的科学认知。（国家航天局探月与航天工程中心评）

实施探月工程是党中央把握中国经济科技发展大势作出的重大战略决策，工程自立项以来圆满完成六次探测任务。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，为未来中国开展月球和行星探测奠定了坚实基础。（青岛日报评）

嫦娥五号携带来自月球的岩石和土壤返回地球后，美国华盛顿大学麦克唐奈空间科学中心主任布拉德·乔利夫表示，这些样本的年龄将有助于填补大约30亿年前至10亿年前月球历史的知识空白。这些样本将是一个宝库。他向中国同行致敬，因为他们执行了一项非常艰巨的任务；对样本进行分析所取得的科学成果将持续影响许多许多年，希望国际科学家能参与进来。（华盛顿大学麦克唐奈空间科学中心主任布拉德·乔利夫评）

美国航空航天局科学任务部门高级官员托马斯·楚比兴祝贺中国嫦娥五号安全返回。他表示国际科学界祝贺嫦娥五号成功完成任务。这些样本将有助于揭开地球月球系统的秘密和对太阳系历史获得新的了解。（美国航空航天局科学任务部门高级官员托马斯·楚比兴评）