日前，嫦娥五号探测器发射成功，开启了我国首次地外天体采样返回之旅。12月1日23时许，嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面预选着陆区，成为我国第三个成功实施月面软着陆的探测器。成功着陆后，着陆器在地面控制下，将正式开始持续约2天的月面工作，采集月球样品。12月2日4时53分，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。

据了解，嫦娥五号有望实现五项“我国首次”，分别是：地外天体的采样与封装，地外天体的起飞，月球轨道交会对接，携带样品高速地球再入，样品的存储、分析和研究。承载了如此重的探测任务，嫦娥五号的探测器所需能源超过了中国此前任何一项月球探测、深空探测器，其电源如何保证？

嫦娥五号探测器为四器组合体设计，由着陆器、上升器、轨道器、返回器4个部分组合而成，需要一次性完成“绕、落、回”三个目标，电源系统由电源控制器、锂离子蓄电池组及太阳电池阵组成，为了确保以最好的性能保障此次任务，电源控制器比功率国内最高、国际领先，锂离子蓄电池航天应用比能量最高，太阳电池阵面积比功率国内最高，适应多器多飞行阶段的多个状态。

作为探测器电源系统的“大脑”，为解决在嫦娥五号四器飞行过程中能源紧张、重量资源受限的问题，电源控制器经历了一次从PCU到PCDU的升级。嫦娥五号电源产品主任设计师介绍，从PCU到PCDU，在于从单一功能向多功能的升级。在嫦娥三号、嫦娥四号任务中，电源控制器只包括功率调节模块，嫦娥五号则集中了功率调节模块、配电模块、火工品控制模块、智能接口单元等几个功能，是在探月工程的首次应用。

为了提高太阳电池阵发电功率，嫦娥五号太阳电池电路设计为在太阳电池阵的正面确保贴片面积达到最大化。但在探月任务中，太阳电池帆板面积受到严重限制，同时，不同于普通卫星，探测器本身的构型决定了帆板的不规则形状，嫦娥五号的太阳电池帆板有三角形和多边形等多种形状。基板面积小，且奇形怪状，怎么处理？

一般的卫星型号，研制人员设计太阳电池电路时，仅采用单一尺寸的太阳电池。针对嫦娥五号，研制人员打破常规思路，采用多种尺寸的电池进行混合布片，让布片效率达到了91％以上，这比常规产品高了5％至10％。

同时，嫦娥五号选择更高效率的太阳电池，嫦娥三号和嫦娥四号的太阳电池光电转换效率分别为28．6％和30．84％，嫦娥五号则达到了31％以上。经过努力，嫦娥五号太阳电池板单位面积下的输出功率不仅在产品研制时，即使在现在，都是中国国内最高水平。

“比能量”是锂离子蓄电池的重要性能指标之一，数值越高，单位体积或重量可以存储的能量越多。嫦娥五号锂离子蓄电池主管设计师介绍，研制人员将嫦娥五号相关产品的蓄电池重量“比能量”提高至195Wh／kg（瓦时每千克）。这个数值，是目前航天用锂离子蓄电池“比能量”的最高值。

按照嫦娥五号的工作模式，在抵达月球轨道后，着陆器和上升器的组合体与轨道器和返回器的组合体分离，着陆器和上升器落到月球表面，开展月面采集样本工作。充分考虑到此次月面执行任务的时间及电源产品的工作模式后，按照总体的方案，研制人员在着陆器和上升器组合体的能源设计上做了优化。

着陆器的电源产品包括太阳电池阵和电源控制器，上升器的电源产品包括太阳电池阵、电源控制器以及锂离子蓄电池。分离之前，在飞行阶段和月面阶段光照期，着陆器的太阳电池电路承担起了为组合体供电的责任；而当组合体在月面阶段分离后，上升器迅速转换角色，由太阳电池电路在光照期为自身供电。而在非光照期，着陆器和上升器共用一组锂离子蓄电池，由该蓄电池为组合体提供电源。

此外，嫦娥五号是在凌晨升空发射的，这也与蓄电池容量有关。航天器蓄电池容量有限，嫦娥五号在太空长途飞行，必须要有太阳的光照。选择凌晨发射升空，当嫦娥五号飞到数万公里后，蓄电池就可以通过最大的光照夹角，获得源源不断的太阳能。

中国的探月工程计划，经过10年的酝酿，最终确定分为“绕”“落”“回”3个阶段：第一阶段“绕”：发射探月卫星“嫦娥一号”、后来又发射了”嫦娥二号“，对月球表面环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测；第二阶段“落”：发射了“嫦娥三号”、 “嫦娥四号”，以软着陆的方式降落在月球上进行探测；第三阶段“回”：发射“嫦娥五号”，目标是月面巡视勘察与采样返回。

而此次嫦娥五号探测器的成功发射与落月，即是第三阶段“回”的重要步骤。这段工程的结束，将使我国航天技术迈上一个新的台阶。