12月17日凌晨,离家23天后,嫦娥五号回来了。

在地球上空,轨道器与返回器分离。随后,返回器以“打水漂”的方式进入大气层。红白相间的降落伞打开,返回器的速度慢了下来。

记者从国家航天局获悉,北京时间12月17日1时59分,嫦娥五号返回器着陆在夜色笼罩下的内蒙古四子王旗大草原。

返回器中,装有中国从月球采集的不少于2公斤的月壤。

这是人类时隔44年,再次从月球带回岩石和土壤样品——上一次月球采样返回任务,还是1976年苏联的月球24号。

我国首次实现了月球无人采样返回,顺利完成了月球探测“绕、落、回”三步走。我国成为了世界上继美、苏之后第三个实现月球采样返回的国家。

嫦娥五号探测器于今年11月24日4时30分由长征五号运载火箭发射,经过23天飞行,相继顺利完成了包括月球采样与封装、月面起飞、月球轨道交会对接和样品转移、再入返回地球等11个阶段的使命任务。

“嫦娥五号任务创造了多个‘中国首次’——我国航天探测器首次开展在地外天体的采样与封装、首次在地外天体起飞、首次开展月球轨道交会对接、首次携带样品高速再入地球等。”嫦娥五号探测器总指挥、总设计师杨孟飞说。

1、“打水漂”再入返回

嫦娥五号的返回器则将以约11公里/秒的近第二宇宙速度再入大气层。以往神舟飞船再入大气层的初始速度是7.6公里/秒。

倘若采用“弹道式再入”(单调下降的飞行路线,类似于抛物线下落轨迹),过高的再入速度,可能会导致超过10个重力加速度的高过载,与大气摩擦的烧蚀温度也将近3000摄氏度,对返回器的结构强度和防热能力都是重大考验。

工程师们创新出了高速半弹道跳跃式返回轨道,就像打水漂一样。返回器第一次再入大气后在距离地面接近60公里时利用大气升力再度反弹回太空,然后第二次再入大气层,就像打水漂。每进入一次大气层,都可利用大气阻力进行一次减速。

早在2014年,为给嫦娥五号“探路”,探月工程三期再入返回飞行试验任务完整模拟了嫦五返回器再入返回过程,成功突破和掌握了半弹道跳跃式再入气动、热防护、再入制导导航与控制(GNC)等月地高速再入返回关键技术。

“这次再入返回的技术状态和之前试验任务时是一样的。”探测器总体副主任设计师逯运通曾参与过此前的任务,回想起那次完美的再入返回过程,他还有些激动。

再入过程最大过载小于5g、开伞点偏差值只有509米,返回器着陆时刻内壁最高温度只有28.5摄氏度、最大温升也只有76.4摄氏度……有了之前的经验,这一次维持技术状态的嫦娥五号为的就是稳妥可靠。

返回器在距离地面接近1万米高度时减速伞与主伞相继拉出,最终将着陆于内蒙古预定着陆场。

2、茫茫雪原搜寻“嫦五”

凌晨,四子王旗草原积雪茫茫,气温低达零下三十度。

和6年前探月工程三期再入返回飞行试验任务不同主要以空中队伍为主不同,这次嫦娥五号回收试验队的空中队伍和地面队伍分别都要具备独立进行现场处置的能力——不论哪支队伍先找到返回器都能立即开始相应的工作。

此外,为了保证以最快的速度完成现场流程,试验队还简化了现场处置过程,将一些步骤放到转运至朱日和机场进行后续处置。

这次返回器回家后,要先穿上第一身“衣服”。这是试验队精心准备的。返回器总装主管徐世峰先容,这套保暖星衣分为3层,在最里层和中间夹层之间还会为返回器贴满暖宝宝,最外面会穿上酷酷的迷彩棉服。

进场后,试验队按照着陆场系统的统一安排,共开展了3次夜间搜索回收专项训练、1次积雪暗夜极寒条件搜索回收演练,一次大范围着陆偏差和3次全系统综合演练。

一切准备就绪,等待嫦娥回家。

3、“嫦娥”探月 六战六捷

2007年10月24日,嫦娥一号卫星搭乘长征三号甲火箭升空。嫦娥一号开展了绕月探测,在轨有效探测16个月,2009年3月成功受控撞月。嫦娥一号获取了我国第一幅全月球影像图。

2010年10月1日,嫦娥二号卫星由长征三号丙火箭发射升空。嫦娥二号作为先导星,为后续嫦娥三号探测器的落月探测进行了多项技术验证。嫦娥二号还开展了多项拓展试验。

2013年12月2日,嫦娥三号探测器由长征三号乙火箭发射升空。嫦娥三号包括着陆器和巡视器(“玉兔号”月球车)两部分。12月14日,嫦娥三号在月面虹湾地区顺利着陆,我国成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。

2014年10月24日,探月工程三期再入返回飞行试验器由长征三号丙火箭发射升空。11月1日,再入返回飞行试验器的服务舱与返回器分离。返回器在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆,为嫦娥五号验证了“打水漂”再入返回关键技术。服务舱继续开展拓展试验,完成了环绕地月拉格朗日2点的探测,为嫦娥四号中继星“鹊桥”在此定点打下了基础。

2018年5月21日,嫦娥四号中继星“鹊桥”搭乘长征四号丙火箭发射升空,这是世界首颗运行于地月拉格朗日2点的通信卫星,提前部署,是为了给嫦娥四号提供中继通信服务。2018年12月8日,嫦娥四号探测器由长征三号乙火箭发射升空。2019年1月3日,嫦娥四号实现了人类首次月球背面软着陆。

2020年11月24日,长征五号运载火箭将重达8.2吨的嫦娥五号探测器精准送入地月转移轨道。12月17日,嫦娥五号返回器携带月壤成功着陆在内蒙古四子王旗预定区域,我国成为世界上继美、苏之后第三个实现月球采样返回的国家。