嫦五回家路:太空打水漂归来，你学会了吗
12月17日，采撷月壤的嫦娥五姑娘荣耀归来，稳稳着陆在内蒙古四子王旗，我国首次月面自动采样返回任务取得圆满成功。回眸探测器研制的历历征程，一段段成功背后的研制故事亟待着一一揭开。随记者一起听听嫦娥五号任务的抓总研制单位航天科技集团五院怎么说。
这是在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。 资料图 新华社供图
太空怎么“打水漂”
作为我国十六项重大专项之一的探月工程，结合中国航天的实际，拟定了“绕、落、回”三步走战略。其中，作为“绕”的伟大尝试，“嫦娥一号”成功发射，隔着200公里的距离“遥望”月球；作为探月二期的先导星，嫦娥二号成功发射，不仅为落月探测验证了部分关键技术，而且超额完成多次拓展任务，为后来的“嫦娥姐妹”提供了巨大的“探路”支持；嫦娥三号作为我国首个在地球以外天体实施软着陆及巡视勘察任务的航天器，成功实现“落”的工程目标，迈出“三步走”中承前启后的关键一步；嫦娥四号则实现了人类首次登陆月背。回顾历次重大任务，“嫦娥姐妹”均取得了圆满成功，但是各自归宿因为任务要求或飞向遥远深空或“永远栖身”月球，不再回到地球母亲的怀抱。与几位“姐姐”远嫁相比，此次嫦娥五号探测器无疑是个幸运儿，因为执行自动采样返回任务而拿到了一张珍贵的地球和月球旅行的“往返票”。
说这张“往返票”弥足珍贵一点都不为过。截至目前，世界上只有美国、苏联的航天器以及我国嫦五T开展过绕月再入返回试验。资料显示，国外的再入航天器共有三类：弹道式再入航天器、弹道-升力式再入航天器和升力式再入航天器。而我国的探月工程则采用了一种全新的再入方式——半弹道跳跃式再入返回。这一“中国特色”的再入返回是什么意思呢？为什么要选择这种方式？其中有什么讲究和门道儿呢？
据介绍，返回器从月球飞回来的速度是每秒11.2公里的第二宇宙速度，而一般从近地轨道返回的航天器速度大多为每秒7.9公里的第一宇宙速度，可别小看了这每秒3公里的差距。因为，就好像扔石头，同样一块石头，从一层楼扔下来的速度和从十几层楼仍下来速度肯定不一样。同理，航天器从数百公里高的近地轨道返回和从38万公里远的月球返回速度必然不同，且差距巨大。此外，高速进入大气层时将摩擦产生剧烈高温，热量急剧提升也为航天器返回带来巨大挑战。在冷静而全面的分析上述难题和风险后，总体设计部嫦娥五号探测器的设计师们清醒地认识到，要想让嫦娥五姑娘安全顺利返回地球首要解决的两大重要难题就是速度和温度，这两只“拦路虎”是决定成败的关键因素。
首先要解决的是速度问题。究竟如何才能成功减速？这是一个世界级的难题。在反复学习、研究美苏经验的基础上，根据我国航天器实际情况，总体设计部的轨道设计师们决定借助地球大气层这个航天器再入返回的天然屏障，通过空气摩擦产生的阻力实现减速目的，并提出了一个大胆的方案——半弹道跳跃式再入返回。“就像在太空中打水漂，返回器先是高速进入大气层，再借助大气层提供的升力跃出大气层，然后再以第一宇宙速度扎入大气层，返回地面，整个过程环环相扣。”来自总体设计部的嫦娥五号探测器总体主任设计师孟占峰介绍说。然而就是这很短的一段旅行，却凝结了设计师们无数的心血，一次次分析、一次次计算、一次次论证、一次次试验……绞尽了脑汁，费尽了心思，燃尽了灯火，染白了头发，最终成就了太空中精彩的跳跃，为探测器安全顺利返回打牢了基础。
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