“地球耕耘六万载，嫦娥思乡五千年”。嫦娥五号飞天揽月，回家了！这不仅仅是探月三期收官之战，更是对中国航天科技集团八院嫦娥五号研制团队十年奋斗的肯定。
论证：展开头脑风暴
2009年，探月工程三期展开立项论证，到底用什么构型、到底取多少样本，都是迫切关注的问题。我国以2公斤作为取样重量值，设计时嫦娥五号探测器的重量就要达到8.2吨左右，如果增加取样重量，探测器相应的指标也会大幅增加，这样就会超过运载火箭的运载能力，因此2公斤是较为合理的数值。
论证过程中，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，由中国航天科技集团八院研制的“太空摆渡车”——轨道器，可谓白手起家。根据任务要求，嫦娥五号轨道器需在自身干重1吨多情况下，头顶3.7吨的着陆上升组合体，肚装3吨推进剂和300多公斤的返回器，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，是我国首个具有大承载、分离面多的月球探测飞行器。
为了达到构型优化与减重目标，总体、结构、热控等多个系统展开头脑风暴，先后论证了十余种构型，最后又收敛到四种构型上进行终极的PK。最终在继承神舟飞船推进舱外承力筒大构型的基础上，创新性提出了支撑舱、对接舱和推进仪器舱的三舱构型方案，实现了“头顶”和“肚中”载荷两条路线独立传递，极大提高了结构承载效率；实现了支撑舱、对接舱专舱专用，用后即抛，既为后续任务的实施腾出通道，又减轻了质量，节约了推进剂。
“嫦娥五号”着陆器与上升器组合体成功采样之后，携带月壤的上升器是无法利用自身的动力返回地球的。必须通过“太空物流”的形式将货物安全带回。因此，采用类似“天宫”“神舟”这样的交会对接方式是最好的“搭乘”办法。按照计划，在月球轨道，由上升器和轨道器完成首次月球轨道交会对接，并将珍贵的月球土壤样品“包裹”转移至返回器内。轨道器就像在月球轨道环绕的“邮差”，勤勤恳恳地完成“打包”和“装箱”后，迅速进入月地转移轨道执行隔空投送，将月壤样品捎回蓝色星球。
攻关：必须万无一失
想要收获72变的本领，就要撑得住81难的考验。
“作为世界首次月球轨道无人交会对接，可以说对此次任务成败起决定性作用。”嫦娥五号探测器副总指挥张玉花说，单从交会对接与样品转移任务来看，可靠性是要求最高的，因为整个过程只能一次成功，没有第二次机会。为了保证它的可靠性，对接与样品转移机构做了多重冗余，仅仅对接验证试验，地面就模拟了数千次，确保万无一失。
嫦娥五号探测器副总设计师查学雷介绍， 样品容器自动转移功能是探测器系统的关键功能之一，必须万无一失，且与前段对接过程高度匹配，才能实现样品转移的最终目标。因此，对机构的高精准定位、转移工作运动平稳连续互不干扰互相配合，难度已经很大，更难的是如何在地面上验证月球轨道呢？高度自主的对接与样品转移、微重力、弱撞击等多种对接初始条件，每一项可靠性验证工作都汇集了一次次地面试验方法的设计与无数次试验的重复。随着产品设计、研制的深入，整机特性测试台、性能测试台、综合测试台三大测试系统先后投入使用， 两年的关键技术攻关，6套产品4台大型试验设备的初样阶段，661次对接和518次样品转移试验，对接机构与样品转移分系统的设计师们重重闯关，攻坚克难，踏上了10年的研发、制造与测试之路。精准对接，无缝转移，轨道器对接与样品转移机构从无到有，披荆斩棘一路至今，做到坚实的臂膀迎接上升器，温和的转移对待样品容器，成就了飞天嫦娥样品返回中极为重要的一环。
从2009年至2020年，805所开展了月球轨道交会对接与自动样品转移技术的攻关和工程研制，突破轻小型弱撞击式对接技术、复杂接口自动样品转移技术、对接与转移一体化技术等关键技术，解决了轻量化设计、集成性高、对接精度高的轻小型对接技术及在多重约束条件下实现大行程物品自动转移的转移技术等关键技术难题，为探月三期任务的实施奠定技术基础，同时填补了我国在轻小型对接机构工程化研究领域的空白。对接与在轨自动转移功能一体化设计能够更好的适应深空无人探测和样品采集、转移等任务类型的需求，为我国后续大型卫星近地轨道补给维护任务和其他深空探测任务等项目奠定技术基础，具有重要的战略意义。