嫦娥五号载入返回地球讲解

嫦娥五号回家的过程是怎样的呢？嫦娥五号探测器副总指挥张玉花早前向本报记者介绍说，嫦娥五号返回器与轨道器分离后，轨道器进行规避机动，返回器则要经历惯性滑行、地球大气再入、回收着陆三个阶段完成最后的降落。返回器首先以第二宇宙速度冲向地球，在进入地球大气后，通过半弹道跳跃式再入返回技术重新跳出大气层，再以第一宇宙速度进行降落，最终返回器打开降落伞，降落在预定地点。

张玉花
张玉花介绍说，当返回器带着样品返回的时候，在地球引力的作用下，返回器可以达到第二宇宙速度，也就是11.2公里/秒。如果继续以这样的速度返回地球，返回器和样品要承受高温和过载等多重挑战。所以为了保证它们的安全，嫦娥五号采用跳跃式的再入方式返回地面。实际上，早在2014年，我国曾成功完成了探月工程三期再入返回飞行试验。作为嫦娥五号任务的开路先锋，为嫦娥五号的返回奠定了技术基础。但对嫦娥五号任务而言，返回途中也将面对很多新挑战。

返回器组合体这次返回，和去的时候有所不同，不会实行近地制动，也就是不减速，直接抛出返回器，以11.2公里/秒的第二宇宙速度冲向大气层。嫦娥五号去程时有近月制动环节，就是快到月球时，采用发动机反向喷射原理减速，“踩刹车”。这样月球引力就能捕获嫦娥五号，使其进入环月轨道，绕着月球飞行。当然，如果嫦娥五号返回器返回地球也用这种方式，那自然是最保险的。但这样，在发射阶段，嫦娥五号势必就要携带更多的燃料，而且还要带回来用于近地制动使用。这样，嫦娥五号自重就不止8.2吨了。要知道，这次任务为了给嫦娥五号减重，科研人员可是花了大力气的。

嫦娥五号采用半弹道弹跳式返回地球，可以省很多燃料，但风险和挑战也会增加不少。这种方法实际上有点像“打水漂”。就是让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，然后以第一宇宙速度进入大气层，返回地面。到达一定高度后，由于地球引力作用，返回器会以自由落体方式重回大气层，等到返回器的速度减到第一宇宙速度，返回器所面临的过载和高温等就会小一些。

但这对地面控制技术要求非常高。必须精准地控制进入地球大气层的角度，如果角度过大，返回器就飘不起来，会像“打水漂”石子角度过大就会一头扎入水底，起不到“打水漂”的效果，如果返回器速度过快，就会在大气层烧毁或地表坠毁；而如果角度过小，返回器“漂”得太远，就回不了地球了。

当返回器带着月壤，从38万公里远的月球风驰电掣般向地球飞来，这时它的飞行速度是接近每秒11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8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扔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必然不同，且差距巨大。一旦速度过猛，返回器一头撞向地球，后果不堪设想，必须让返回器减速飞行。为此，航天科技集团五院嫦娥五号探测器的设计师们创新提出了半弹道跳跃式再入返回技术方案，就像在太空打水漂一样，整个再入返回过程就是让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，然后以第一宇宙速度扎入大气层，返回地面。整个过程环环相扣，在15分钟内完成，以确保嫦娥五号能安全顺利地降落在四子王旗着陆场。

因为月球没有大气层，无法利用大气层减速，使用火箭发动机反推减速是必须的。从另一个方面讲，使用火箭发动机反推减速需要消耗燃料，就需要火箭在发射的时候携带更多的燃料，这无疑给火箭增加了负担，降低了有效载荷的重量。早在2015年我国就进行了“嫦娥五号再入返回飞行试验器”，提前成功进行了高速返回测试，为确保本次嫦娥五号任务顺利实施和探月工程持续推进奠定了坚实基础。但由于本次是携带样品返回，和之前的载入返回过程还是有所不同。当嫦娥五号返回器降低到一定高度，速度达到开伞的条件后，降落伞展开进一步降低其速度，并最终安全落地。