嫦娥五號再入大氣層的“太空打水漂”有多難？

環球時報-環球網報道 記者 劉揚

【環球時報-環球網報道 記者 劉揚】“打水漂”是一種古老而有意思的遊戲，嫦娥五號返回器就是採用這種類似“打水漂”的形式返回地球的，嫦娥五號的返回是我國打出的第二個“太空水漂”，第一個是在嫦娥五號飛行試驗器上實現的，那次任務是為此次任務做的技術探索，中國航天科技集團五院五院502所是嫦娥五號“太空水漂”技能的“製造”者。那麼它是如何實現的呢？

記者從中國航天科技集團五院五院502所獲悉，此前中國發射了20餘顆返回式衞星，回收了11艘神舟系列飛船和新一代載人飛船，嫦娥五號飛行試驗器更是近乎1:1地驗證了我國月地之間的“打水漂”式太空返回技術，也甚為航天人和國人所自豪。其實，相較於地球軌道，如神舟飛船約第一宇宙速度的返回，從月球到地球的返回最大的區別就是速度，嫦娥五號是攜帶月壤以接近第二宇宙速度，即約30多倍音速的高速返回地球的，“打水漂”就是為了讓返回器在大氣層中的飛行和再次升高的過程中消耗足夠多的能量，從而把速度降下來。

據介紹，中國的這個“太空水漂”，術語叫“半彈道跳躍式返回”，即在返回器第一次進入大氣層一定“深度”並滑行一定距離後，調整返回器姿態，使其再次升高，隨着返回器的升高，其速度會進一步降底，在降到第一宇宙速度以下時返回器便不再滿足成為一顆地球衞星的基本條件而再次開始下落，然後以類似神舟飛船的返回過程返回地球，後面的過程就輕車熟路了。那麼，為什麼要採用這種“打水漂”的形式呢？“打水漂”是為了借大氣層的東風，利用大氣的阻力和大氣與返回器的摩擦消耗返回器的動能。據悉，從返回器第一次進入地球大氣層算起到落地，其要在風馳電掣和大起大伏的狀態下飛行六七千公里。

當然，高科技加持的“太空水漂”與兒時在池塘邊玩兒的“打水漂”還是不同的，小時候玩兒的瓦片兒一旦甩出便不再可控，但中國的“太空水漂”全過程都是可控的，只不過這種控制是由返回器自己來完成，在六七千公里的飛行過程中，在允許的偏差範圍內，嫦娥五號返回器可以自由地飛翔，那麼，返回器是如何實現過程中的“差之毫釐”而結果不會“謬以千里”呢？這就要靠502所為嫦娥五號配配備的制導導航與控制（GNC）系統了。

N（Navigation），即導航，高精度導航設備可以在茫茫宇宙中即時獲取自身的位置、速度等信息； G(Guidance)，即制導，返回器中的計算機會根據當前的位置和速度信息，結合落點位置進行制導處理，自動規劃出一條從返回器當前位置到開傘點的最佳飛行路徑；C（Control），即控制，通過向安裝在返回器外的發動機發送噴氣控制指令，調整返回器姿勢，使返回器沿着規劃出的軌跡飛行。G、N、C協同工作就可以使返回器“條條大路通落區”。

當然，講起來容易做起來難，為了實現“順利跳起，準確着陸”的目標，科研人員面對挑戰勇於承擔，在返回器GNC系統的研製過程中已完成了無以計數的模擬飛行試驗，並模擬了上百萬條飛行路線，可以肯定地説，返回器最終的飛行軌跡雖然不會和那百萬條中的任一條相同，但也肯定無出其右。