譚驍天：嫦娥歸來，一次低調的偉大旅行
這是一次從頭低調到尾的航天任務，低調到大多數人都沒有意識到它的存在。從10月24日在西昌發射到11月1日返回器完美着陸在內蒙古四子王旗着陸場，僅歷時八天零四小時。然而就在這短短一週出頭的時間裏，我國的航天技術又一次向前邁進了一大步。
2014年10月24日凌晨，一場雷雨剛剛結束，隨着01號指揮員一聲令下，一枚改進型長征三號丙運載火箭騰空而起，直衝向剛剛放晴的夜空。在它的整流罩裏，我國探月工程第三期“嫦娥5號T1”飛行試驗器正整裝待發。1170秒後，火箭將飛行試驗器準確送入近地點200公里、遠地點41.3萬公里的地月自由返回軌道。關於此次任務的新聞報道一直不多，由於媒體恪守低調報道的原則，即使是航天愛好者，在發射前也只知道，本次任務的主要計劃是驗證航天器以接近第二宇宙速度返回地球的技術。
如今嫦娥5T1的返回器安全降落，我們再回過頭來看這八天的奔月曆程，會發現本次任務所包含的，遠遠不止當初新聞中所説的這些。
以筆者愚見，本次任務難點或者説亮點主要有三，分別是地月自由返回軌道的設定與測控，返回器彈跳式再入與軌道器後續拓展任務。每一項都是我國第一次測試，每一項都給我們帶來了驚喜。
圖為2013年12月發射的嫦娥三號器箭分離後三級火箭攝像頭所拍下的畫面
本次飛行試驗器注入的地月自由返回軌道也是此次任務的一大亮點。簡略地形容這一軌道，就是在地球與月球之間畫一個碩大的“8”字。這個8字的一個圓圈內是地球，另一個圓圈內就是月球。
所謂地月自由返回軌道是指發射後飛行器可以到達月球附近，但不會被月球捕獲，可以藉助月球引力轉向，自動返回地球的軌道。計算和使用地月自由返回軌道的難度很高，因為各項參數非常複雜，需要考慮地球、月球和飛行器在每個時刻的相對位置和相對速度，既要保證飛行器能利用月球的引力進行折返，又不能使飛行器被月球捕獲成為月球衞星。令人驚喜的是，長三丙火箭的出色表現不僅準確將飛行器送入這條軌道軌道，還讓它取消了數次軌道調整，這也為後續服務艙開展拓展任務營造了條件。
嫦娥5號T1本身給我們帶來的第一個驚喜，也發生在這一軌道上。在完成月球近旁轉向後，飛行器向北京發回了它一路所拍攝的幾張照片，分別是遠距離回望地球，近距離觀察月球，以及拍攝地月合影。
拍攝這幾張照片時，飛行器已經距離地球近40萬公里，距離月球也有上萬公里，成像清晰度卻非常高，這也在一定程度上反應了我國航天遙感成像技術水平。我們可以清楚地在地球照片中看到澳大利亞的身影，我國、乃至全世界也第一次從這種角度看到地月的清晰合影。
印度“月船一號”探測器拍攝到的月球照片，此時其正航行在地月轉移軌道上
上圖為嫦娥返回器，下圖為神舟返回艙
與蘇聯類似，我國的月球返回飛行器也是在載人航天返回艙的基礎上開發的。從上面兩張照片可以比較明顯地看出，嫦娥返回器就是一個縮小版的神舟飛船返回艙。
不同於神舟飛船的銀灰色燒蝕塗層，嫦娥返回器的亮白色塗層是用於抵抗以第二宇宙速度穿越大氣層時的高温，它所採用的是我國最新研製的燒蝕材料。根據目前的新聞報道，除隔熱塗料以外，返回器本身的材質也進行了改進，迎風面使用了耐熱性更強的含硅材料。
它與神舟飛船的相似主要體現在外觀和總體架構上，這主要出於兩點考慮：一是我國已經掌握神舟返回艙的氣動外形，對其構造進行縮小技術上較為穩妥，二是採用與神舟飛船類似的返回器，為日後的載人探月任務打前站。
我想要説的下一個驚喜也正是來自於飛行器的返回器。
正如報道所説，2014年11月1日凌晨六時，飛行試驗器的服務艙與返回器成功分離，返回器進入預定的再入走廊。再入走廊是一容許角僅0.4度的狹小通道。再入角度過小，飛行器被彈飛後就不會落回地球；再入角度過大，飛行器就不會彈出大氣層而會直接落向地面。有人做過這樣一個比喻：如果説地球是一個籃球，那再入走廊的寬度就比一張紙還要薄。
嫦娥返回器一進入大氣層，就被在印度洋上的遠望3號測量船捕捉到。在畫面中，一個閃亮的火球拖着一條長長的尾巴劃過天空，不一會，它又消失在遠望測量船的視線之外。這不是返回出現意外，而是説明返回器又成功地彈出了大氣層，進入第二次再入的過程。這一次，返回器沒有任何猶豫，準確地飛向了那個全國人民都很熟悉的地方——內蒙古四子王旗着陸場。
彈跳式再入示意圖
遠望三號拍攝到的嫦娥試驗器返回器
隨着升力飛行階段的結束，巨大的降落傘在引導傘的牽引下牽出並打開。在清晨的秋風中，從月球載譽歸來的返回器徐徐落下。落點，正是我要説的第三個驚喜。
由於我國航天人員的精確計算與控制，事後發現返回器的實際開傘點，離理論落點僅僅相差幾百米。這無異於首次射擊就打中靶心。對於一個首次試驗第二宇宙速度彈跳返回的國家來説，這是出乎意料的驚喜。我國對這次返回試驗本沒有十成的把握，為防止出現意外，還準備了相當多的預案，比如劃定了一片史無前例碩大的禁飛區乃至都劃入了蒙古境內。
返回軌道與碩大的禁飛區
我國境內的禁飛區
説到本次任務着陸場的地址，還有一段有意思的故事。在試驗飛行器研製之前，專家曾經對降落地點有過爭論。有人認為，作為無人飛行器，可以選擇過載較大的彈道式返回方案，在原來的尖兵系列返回式衞星的着陸場四川遂寧附近着陸，這樣也可以降低迴收風險。決策者最終選擇四子王旗的原因，是那裏已經成功回收過十艘神舟飛船，設備完善，工作人員經驗相當充分。況且選擇內蒙，也可以為今後的載人任務做準備，算是一舉兩得。
彈跳式返回確實不是我國無人探月飛行器返回的唯一方案。歷史上，蘇聯就曾使用彈道式返回成功使他們的探月飛船返回器着陸。而彈跳式返回最大的優點，是減小降落時的過載，這對於那些實心的岩石樣本意義不太大，但對於活人來講這是決定生死命運的關鍵。我國冒如此大的風險進行彈跳返回試驗，也是想利用我們對於神舟飛船氣動結構的透徹理解來驗證載人登月返回的可行性，相信本次實驗中所得到的數據，也會對未來進行載人登月返回的研究產生深遠的影響。
蘇聯月球探測器的返回艙
返回器開傘
返回器在大草原上安全着陸
落點非常準
讓我們把視線拉回到返回器着陸之前。當返回器與服務艙分離之後。服務艙仍然在月地轉移軌道上飛速航行，這枚基於東方紅3號（嫦娥2號）衞星平台改裝的試驗飛行器沒有跟隨返回器一起墜入大氣層，而是出色地進行軌道機動，將近地點拉到300餘公里。下一步，它將繼續在地月之間穿梭，航行到地月拉格朗日L2點附近的軌道進行下一步科學考察，為三年後的嫦娥五號繼續探路。服務艙的拓展任務不在本次飛行的考核範圍內，算是一道“附加題”。也就是説説，即使服務艙未能完成很多擴展任務，返回器的成功着陸和服務艙的成功變軌就宣告了本次試驗器所有正式任務全部獲得成功。
服務艙上的鏡頭所拍攝到的返回器與服務艙分離的畫面
不同於某航天強國竭力扶持私營航天導致最近事故頻發，也不同於某些航天後起之秀在技術尚未成熟時就自吹自擂，中國航天業界不追求虛名，而是按照自己既定的路線向前發展。
近十年，我國先後完善並改進了長征二號F火箭、長征三號甲系列火箭、東方紅三號和東方紅四號衞星平台。這些產品雖仍然使用原編號，但技術狀態卻和原型型號有了天壤之別。我國航天的發展速度看似不如某些國家快（印度去年曾成功發射火星探測器），但經常有一次任務當多次任務用的情況發生，這也説明了我國研發體系的成熟度和任務設計的科學性在逐漸提高。
2014年10月28日，美國軌道科學公司的安塔瑞斯火箭在發射天鵝座飛船時爆炸
印度的火星探測器計劃 採用多次變軌，飛行時間較長。探測器質量1350千克，全部有效載荷總重僅15千克，功能十分有限
如前文所述，我國很多技術創新是在原有技術基礎上改進。“縮小版神舟”——嫦娥返回器就是最好的例證。正是這些有明確指向性和可靠性的創新，才保證了我國航天任務的成功率。也創造了那麼多讓人意想不到的驚喜。這些技術改進，雖然看起來是“小碎步”，但正是這些“跬步”，奠定了日後技術騰飛的基礎！
四年前的嫦娥二號，超期服役三年有餘，完成多項任務後仍在奔向深空，如今距離地球已經有一億千米，成為中國飛得最遠的飛行器，給大家留下深刻印象。我們有理由相信，本次嫦娥5號T1的服務艙也能超額完成各項科研任務，為我國航天事業爭光添彩。我們更有理由相信，未來的嫦娥5號可以按既定計劃完成無人採樣返回。雖然我國載人登月計劃尚未立項，但基於目前進展，我覺得在可以預見的將來，月球上一定會出現我們中國航天員的英姿！
返回器回到北京