12月17日凌晨,離家23天后,嫦娥五號回來了。

在地球上空,軌道器與返回器分離。隨后,返回器以“打水漂”的方式進入大氣層。紅白相間的降落傘打開,返回器的速度慢了下來。

記者從國家航天局獲悉,北京時間12月17日1時59分,嫦娥五號返回器著陸在夜色籠罩下的內蒙古四子王旗大草原。

返回器中,裝有中國從月球采集的不少于2公斤的月壤。

這是人類時隔44年,再次從月球帶回巖石和土壤樣品——上一次月球采樣返回任務,還是1976年蘇聯的月球24號。

我國首次實現了月球無人采樣返回,順利完成了月球探測“繞、落、回”三步走。我國成為了世界上繼美、蘇之后第三個實現月球采樣返回的國家。

嫦娥五號探測器于今年11月24日4時30分由長征五號運載火箭發射,經過23天飛行,相繼順利完成了包括月球采樣與封裝、月面起飛、月球軌道交會對接和樣品轉移、再入返回地球等11個階段的使命任務。

“嫦娥五號任務創造了多個‘中國首次’——我國航天探測器首次開展在地外天體的采樣與封裝、首次在地外天體起飛、首次開展月球軌道交會對接、首次攜帶樣品高速再入地球等。”嫦娥五號探測器總指揮、總設計師楊孟飛說。

1、“打水漂”再入返回

嫦娥五號的返回器則將以約11公里/秒的近第二宇宙速度再入大氣層。以往神舟飛船再入大氣層的初始速度是7.6公里/秒。

倘若采用“彈道式再入”(單調下降的飛行路線,類似于拋物線下落軌跡),過高的再入速度,可能會導致超過10個重力加速度的高過載,與大氣摩擦的燒蝕溫度也將近3000攝氏度,對返回器的結構強度和防熱能力都是重大考驗。

工程師們創新出了高速半彈道跳躍式返回軌道,就像打水漂一樣。返回器第一次再入大氣后在距離地面接近60公里時利用大氣升力再度反彈回太空,然后第二次再入大氣層,就像打水漂。每進入一次大氣層,都可利用大氣阻力進行一次減速。

早在2014年,為給嫦娥五號“探路”,探月工程三期再入返回飛行試驗任務完整模擬了嫦五返回器再入返回過程,成功突破和掌握了半彈道跳躍式再入氣動、熱防護、再入制導導航與控制(GNC)等月地高速再入返回關鍵技術。

“這次再入返回的技術狀態和之前試驗任務時是一樣的。”探測器總體副主任設計師逯運通曾參與過此前的任務,回想起那次完美的再入返回過程,他還有些激動。

再入過程最大過載小于5g、開傘點偏差值只有509米,返回器著陸時刻內壁最高溫度只有28.5攝氏度、最大溫升也只有76.4攝氏度……有了之前的經驗,這一次維持技術狀態的嫦娥五號為的就是穩妥可靠。

返回器在距離地面接近1萬米高度時減速傘與主傘相繼拉出,最終將著陸于內蒙古預定著陸場。

2、茫茫雪原搜尋“嫦五”

凌晨,四子王旗草原積雪茫茫,氣溫低達零下三十度。

和6年前探月工程三期再入返回飛行試驗任務不同主要以空中隊伍為主不同,這次嫦娥五號回收試驗隊的空中隊伍和地面隊伍分別都要具備獨立進行現場處置的能力——不論哪支隊伍先找到返回器都能立刻開始相應的工作。

此外,為了保證以最快的速度完成現場流程,試驗隊還簡化了現場處置過程,將一些步驟放到轉運至朱日和機場進行后續處置。

這次返回器回家后,要先穿上第一身“衣服”。這是試驗隊精心準備的。返回器總裝主管徐世峰介紹,這套保暖星衣分為3層,在最里層和中間夾層之間還會為返回器貼滿暖寶寶,最外面會穿上酷酷的迷彩棉服。

進場后,試驗隊按照著陸場系統的統一安排,共開展了3次夜間搜索回收專項訓練、1次積雪暗夜極寒條件搜索回收演練,一次大范圍著陸偏差和3次全系統綜合演練。

一切準備就緒,等待嫦娥回家。

3、“嫦娥”探月 六戰六捷

2007年10月24日,嫦娥一號衛星搭乘長征三號甲火箭升空。嫦娥一號開展了繞月探測,在軌有效探測16個月,2009年3月成功受控撞月。嫦娥一號獲取了我國第一幅全月球影像圖。

2010年10月1日,嫦娥二號衛星由長征三號丙火箭發射升空。嫦娥二號作為先導星,為后續嫦娥三號探測器的落月探測進行了多項技術驗證。嫦娥二號還開展了多項拓展試驗。

2013年12月2日,嫦娥三號探測器由長征三號乙火箭發射升空。嫦娥三號包括著陸器和巡視器(“玉兔號”月球車)兩部分。12月14日,嫦娥三號在月面虹灣地區順利著陸,我國成為世界上第三個實現地外天體軟著陸的國家。

2014年10月24日,探月工程三期再入返回飛行試驗器由長征三號丙火箭發射升空。11月1日,再入返回飛行試驗器的服務艙與返回器分離。返回器在內蒙古四子王旗預定區域順利著陸,為嫦娥五號驗證了“打水漂”再入返回關鍵技術。服務艙繼續開展拓展試驗,完成了環繞地月拉格朗日2點的探測,為嫦娥四號中繼星“鵲橋”在此定點打下了基礎。

2018年5月21日,嫦娥四號中繼星“鵲橋”搭乘長征四號丙火箭發射升空,這是世界首顆運行于地月拉格朗日2點的通信衛星,提前部署,是為了給嫦娥四號提供中繼通信服務。2018年12月8日,嫦娥四號探測器由長征三號乙火箭發射升空。2019年1月3日,嫦娥四號實現了人類首次月球背面軟著陸。

2020年11月24日,長征五號運載火箭將重達8.2噸的嫦娥五號探測器精準送入地月轉移軌道。12月17日,嫦娥五號返回器攜帶月壤成功著陸在內蒙古四子王旗預定區域,我國成為世界上繼美、蘇之后第三個實現月球采樣返回的國家。