嫦娥五號主要面對取樣、上升、對接和高速再入等四個(gè)主要技術(shù)難題。同時(shí),嫦娥五號的系統設計面臨五大挑戰。
第一是“分離面多”。相較于神舟飛船和“嫦娥三號”均只有兩個(gè)部分需要分離,即兩個(gè)分離面,“嫦娥五號”有5個(gè)分離面,分別是軌道器和著(zhù)陸器組合體、著(zhù)陸器和上升器組合體、軌道器和返回器組合體、軌道器和支撐艙及軌道器與對接支架。這些分離面都必須“一次性成功”。
第二是“模式復雜”。探測器需要經(jīng)歷多個(gè)飛行階段,還需要完成月面采樣、月面起飛上升、月球軌道交會(huì )對接和樣品轉移、地球大氣高速再入返回著(zhù)陸等關(guān)鍵環(huán)節,并且設計約束多。其中,上升器與軌道器需要在距離地球38萬(wàn)千米的月球軌道上完成對接,在這里無(wú)法借助衛星導航的幫助,需要依靠探測器自身實(shí)現交會(huì )對接。
第三是“細節嚴酷”。為獲取月壤樣品,“嫦娥五號”無(wú)人采樣器將通過(guò)采樣鉆頭深入月球內部和采樣機械臂月球表面采樣兩種方法,再把樣品轉移到上升器,由上升器與軌道器對接,*終把樣品轉移到返回器,整個(gè)環(huán)節必須分毫不差。
第四是“溫度控制”。月球表面白天溫度約零上180攝氏度,夜間零下150攝氏度,晝夜溫差約330攝氏度。另外上升器發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火瞬間達到上千攝氏度,如何避免燒毀上升器和著(zhù)陸器,對研制團隊提出挑戰。
第五是“瘦身壓力”。運載火箭的運載能力對嫦娥五號探測器的重量有嚴格的約束,一方面要盡可能對分系統進(jìn)行“瘦身”,另一方面,因為備份產(chǎn)品較少,必須確保質(zhì)量可靠 。