“嫦五”回家了!北京時(shí)間12月17日1時(shí)59分，嫦娥五號返回器在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域成功著陸，標(biāo)志著中國首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成，為探月工程“繞、落、回”三步走發(fā)展規(guī)劃畫上了圓滿句號。

結(jié)束23天的探月行程，完成月球“挖土”、月面起飛、月球軌道無人交會對接等任務(wù)“打卡”——嫦娥五號的傳奇之旅，不僅為揭開“月宮”秘密帶回了“禮物”，更為中國人的探月之夢奠定基礎(chǔ)。

回家之路：減速防熱克難關(guān)

此前，嫦娥五號軌道器和返回器組合體在回家路上完成了兩次月地轉(zhuǎn)移軌道修正。12月17日凌晨1時(shí)許，北京航天飛行控制中心通過地面測控站向嫦娥五號軌返組合體注入高精度導(dǎo)航參數(shù)。隨后，軌道器與返回器在距南大西洋海平面高約5000公里處正常解鎖分離，軌道器按計(jì)劃完成規(guī)避機(jī)動。承載著珍貴月壤的返回器獨(dú)自踏上返回地球的“最后一棒”。

雖然“導(dǎo)航”的指引讓返回器不會“迷路”，但嫦娥五號返回器的歸途絕非一帆風(fēng)順。

與之前嫦娥家族的4位“姐姐”相比，嫦娥五號是唯一一位拿到地月“往返票”的幸運(yùn)兒。截至目前，世界上只有美國、蘇聯(lián)的航天器以及中國探月三期再入返回飛行試驗(yàn)器開展過繞月再入返回試驗(yàn)。2014年，為嫦娥五號探路的“嫦娥五T”平安返回地球，驗(yàn)證了再入技術(shù)的可靠性。

資料顯示，國外的再入航天器共有三類：彈道式再入航天器、彈道—升力式再入航天器和升力式再入航天器。而中國的探月工程則采用了一種全新的再入方式——半彈道跳躍式再入返回。

何謂半彈道跳躍式再入返回?用更形象的比喻來說，就如同在太空中打水漂，主要目的是為了“減速”。

據(jù)專家介紹，“近鄉(xiāng)心切”的嫦娥五號返回器，其飛行速度為每秒11.2公里的第二宇宙速度。與之相比，從數(shù)百公里高的近地軌道返回的航天器，其速度大多為每秒7.9公里的第一宇宙速度。每秒3.3公里差距看似不大，但返回器一旦速度過猛、撞向地球，后果不堪設(shè)想。

面對世界級的減速難題，中國科學(xué)家在反復(fù)學(xué)習(xí)、研究美蘇經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國航天器實(shí)際情況，決定借助地球大氣層這個(gè)航天器再入返回的天然屏障，通過空氣摩擦產(chǎn)生的阻力實(shí)現(xiàn)減速目的——返程路上，返回器先高速進(jìn)入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，隨后再以第一宇宙速度“扎入”大氣層，返回地面。

高速進(jìn)入大氣層時(shí)，嫦娥五號返回器被大氣層摩擦產(chǎn)生劇烈高溫、熱量急劇提升，同樣是回家路上的一大挑戰(zhàn)。

專家表示，再入的速度提高一倍，再入熱量將提高8—9倍。如此高的溫度，一旦進(jìn)入返回器的內(nèi)部，后果將不堪設(shè)想。為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為探測器巧妙設(shè)計(jì)了“貼心防熱衣”。從防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防熱材料成型工藝研究、焊接工藝研究，到工程樣機(jī)、結(jié)構(gòu)器、熱控器、專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證器、正樣器……科研人員精心制作的“防熱衣”，成為嫦娥五號返回器安全返回家園的生命保證。

例如，針對月球軌道返回?zé)岘h(huán)境、空間環(huán)境和重量的要求，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提出不同部位耐燒蝕和隔熱的具體需求與指標(biāo)，從33種新研材料中篩選出7種防熱材料，完成防熱材料的布局和局部防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了中國由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的跨越。

最終，12月17日凌晨1時(shí)33分，嫦娥五號返回器進(jìn)入地球大氣層，經(jīng)過兩次氣動減速“打水漂”后，在降至距地面約10公里高度時(shí)，打開降落傘完成最后減速并保持姿態(tài)穩(wěn)定，隨后在預(yù)定區(qū)域平穩(wěn)著陸，整個(gè)過程耗時(shí)不到半個(gè)小時(shí)。

五個(gè)“首次”：深空探測新高度

從11月24日成功發(fā)射，到12月1日順利落月“挖土”;從12月3日首次實(shí)現(xiàn)月面起飛，到如今安全回家——嫦娥五號長達(dá)23天的旅程，經(jīng)歷了地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行、月面著陸、自動采樣、月面起飛、月軌交會對接、再入返回等多個(gè)難關(guān)，探月之旅收獲滿滿。

嫦娥五號任務(wù)作為我國復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，成功實(shí)現(xiàn)了多方面技術(shù)創(chuàng)新、突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)造了中國深空探測技術(shù)新高度。專家表示，“嫦五”探月成功對于我國提升航天技術(shù)水平、完善探月工程體系、開展月球科學(xué)研究、組織后續(xù)月球及星際探測任務(wù)，具有承前啟后、里程碑式的重要意義。

國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華介紹，嫦娥五號任務(wù)創(chuàng)造了5項(xiàng)“首次”：地外天體的采樣與封裝;地外天體上的點(diǎn)火起飛、精確入軌;月球軌道無人交會對接和樣品轉(zhuǎn)移;攜帶樣品以第二宇宙速度返回;建立我國月球樣品的存儲、分析和研究系統(tǒng)。

忙碌了近1個(gè)月的嫦娥五號可以暫時(shí)“休息”，但對“嫦五”帶回的月壤研究才剛剛開始。按計(jì)劃，回收后的嫦娥五號返回器在完成必要的地面處理工作后，將空運(yùn)至北京開艙，取出樣品容器及搭載物。國家航天局將擇機(jī)舉行交接儀式，正式向地面應(yīng)用系統(tǒng)移交月球樣品，我國首次地外天體樣品儲存、分析和研究相關(guān)工作也將隨之啟動。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員、探月工程三期副總設(shè)計(jì)師李春來表示，中國將在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行長期的、系統(tǒng)的對月球樣品的研究工作，包括月球的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、物理特性、化學(xué)成份、同位素組成、礦物特點(diǎn)和地質(zhì)演化等，深化對月球起源、演化方面的認(rèn)識。據(jù)了解，中科院國家天文臺目前已建成國內(nèi)首個(gè)“月球樣品實(shí)驗(yàn)室”，具備“地外樣品”存儲、處理和分析的能力。除此之外，吳艷華表示，國家航天局經(jīng)組織研究，還將在毛澤東的故鄉(xiāng)湖南韶山進(jìn)行異地災(zāi)備，以告慰毛主席生前“可上九天攬?jiān)?rdquo;的夙愿。

此前，很多國家向中國提出了共同研究月球土壤的意愿，很多普通民眾也希望近距離一睹月壤“真容”。對此，有關(guān)專家表示，為了做好月球樣品的管理工作和數(shù)據(jù)共享工作，國家航天局將專門印發(fā)月球樣品的管理辦法和后續(xù)管理政策，并向國際同行發(fā)出征集月球樣品分析的相關(guān)方案，開展共同研究和成果共享;有一部分樣品可能按照國際慣例，作為國禮相送;同時(shí)，為了能早一點(diǎn)與公眾見面，有一部分樣品將入藏國家博物館向公眾展示，進(jìn)行科普教育。

“外空資源是人類的共同財(cái)富。中國政府愿意與各國志同道合的機(jī)構(gòu)和科學(xué)家共享月球樣品，來進(jìn)行科學(xué)研究。”吳艷華說，中國將在平等互利、和平利用、合作共贏的原則基礎(chǔ)上，開展真誠友好的合作。

奠基未來：月球建站上日程

“嫦娥五號任務(wù)既是收官之作，更是奠基之作。”嫦娥五號任務(wù)新聞發(fā)言人、國家航天局探月與航天工程中心副主任裴照宇表示。

據(jù)國家航天局介紹，中國探月工程四期和行星探測工程將接續(xù)實(shí)施。目前，首次火星探測任務(wù)天問一號正在奔火的征程;嫦娥六號、七號、八號，小行星探測、火星取樣返回、木星系探測等工程任務(wù)也將按計(jì)劃陸續(xù)實(shí)施。

吳艷華說，“十四五”期間，在月球探測方面，中國將實(shí)施探月四期工程的4次任務(wù)，其中包括嫦娥四號月球背面著陸巡視探測，嫦娥六號在月球極區(qū)采樣返回的相關(guān)工作以及嫦娥七號和八號任務(wù)等。中國將以此為契機(jī)，與有關(guān)國家和國際組織合作，共同論證初步建設(shè)月球科研站的基本能力或驗(yàn)證核心技術(shù)。

未來中國會不會有載人登月的計(jì)劃?吳艷華表示，按照中國政府初步意向，先做好關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，等近地軌道空間站建成再進(jìn)行規(guī)劃論證。

“我們搞載人登月，一定是服務(wù)于科研、服務(wù)于探索未知。目前中國開展的月面起飛、軌道交會對接和再入返回等，都是未來載人返回的必要技術(shù)。這些技術(shù)通過驗(yàn)證，也是為未來載人登月打基礎(chǔ)。”吳艷華說。

標(biāo)簽： 嫦娥 月球樣品