“地球，地球，我要回家！”如果再入返回飛行試驗(yàn)器能說(shuō)話，這就是它現(xiàn)在的臺(tái)詞。

　　作為嫦娥五號(hào)的探路者，再入返回飛行試驗(yàn)器經(jīng)歷了地月轉(zhuǎn)移、月球近旁轉(zhuǎn)向、月地轉(zhuǎn)移數(shù)個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，目前正向著地球回歸。當(dāng)它返回地球附近后，會(huì)再入大氣層，直至落地，這是它最后也是最關(guān)鍵的一段旅程。圍繞其在返回地球過(guò)程中將經(jīng)歷的挑戰(zhàn)，《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者采訪了數(shù)位專(zhuān)家。

　　天定之旅也是逃生小路

　　11月1日凌晨，再入返回飛行試驗(yàn)器將踏上最后一段歸途。

　　在航天科技集團(tuán)飛行試驗(yàn)器副總設(shè)計(jì)師彭兢看來(lái)，這是一個(gè)早已注定的時(shí)間?！胺祷啬翘烊绻涞貐^(qū)域天氣糟糕，會(huì)對(duì)搜尋返回艙產(chǎn)生不利影響。但返回時(shí)間是月球這些天體決定的，24日發(fā)射之后，就決定了它只能在11月1日回來(lái)?！?/p>

　　時(shí)間被確定，是因?yàn)檐壍辣淮_定。本次實(shí)驗(yàn)使用高精度繞月自由轉(zhuǎn)移軌道，這是我國(guó)第一次使用該軌道?！霸囼?yàn)器要模擬嫦娥五號(hào)的條件返回，其發(fā)射軌道和返回軌道差異很大，并要在接近第二宇宙速度的情況下返回地球。如何實(shí)現(xiàn)這樣的變化？我們巧妙地借用月球引力，做出改變。否則需要消耗大量的自身燃料，耗費(fèi)太大?！碧皆鹿こ虦y(cè)控與回收系統(tǒng)副總師周建亮說(shuō)。

　　最后的返回軌道又是如何確定的？

　　飛行試驗(yàn)器軌道主管設(shè)計(jì)師汪永生說(shuō)：“經(jīng)過(guò)大量計(jì)算精心挑選合適窗口，這是一個(gè)難點(diǎn)。飛行器再入地球大氣層時(shí)對(duì)精度要求非常高。如果把地球比作一個(gè)籃球，只有一張薄紙那樣的縫隙才能讓飛行器安全飛入?！?/p>

　　正負(fù)各0.2度，這就是飛行器再入角所能允許的誤差范圍。北京航天飛控中心總體室副主任吳風(fēng)雷說(shuō)，飛行器上的測(cè)控天線過(guò)去是裝在固定對(duì)著太陽(yáng)方向的正X軸，這次卻因任務(wù)需要裝在指向變化多端的Z軸上，增加了測(cè)控難度。但從目前情況看，飛行器的軌道被控制得很精準(zhǔn)?！盀榱烁呔让闇?zhǔn)再入角，原來(lái)預(yù)設(shè)了6次中途修正?，F(xiàn)在第3和第4次軌道修正已經(jīng)取消，目前軌道非常接近最終目標(biāo)軌道，需要的調(diào)整很微小，我們就把它合并到第5次修正中一起做。”吳風(fēng)雷說(shuō)。

　　萬(wàn)里剎車(chē)只為千倍減速

　　我國(guó)并不是第一次讓飛行器從宇宙間返回地球。然而，以往的神舟飛船返回艙是從近地太空軌道返回，飛行器進(jìn)入大氣層時(shí)的初始速度只在7.9公里/秒的第一宇宙速度量級(jí)。本次飛行器是從月球返回，在返回地球大氣層時(shí)，會(huì)接近11.2公里/秒的第二宇宙速度。此外，受發(fā)射時(shí)火箭動(dòng)力限制，探月返回艙個(gè)頭也只有神舟飛船返回艙的1/8。這就導(dǎo)致探月返回艙不能像后者那樣攜帶大量燃料，必須主要依靠氣動(dòng)阻力實(shí)現(xiàn)減速。

　　速度快，個(gè)頭小，讓探月工程的返回艙不得不盡量減肥、超長(zhǎng)距離剎車(chē)，并且需要更快更精準(zhǔn)的測(cè)控。

　　與距離地面120公里的地球大氣層接觸后，返回艙的歸途還有近7000公里，而過(guò)去的載人航天返程一般是1000多公里。周建亮對(duì)此有一個(gè)生動(dòng)比喻：“高速跑車(chē)和拖拉機(jī)的剎車(chē)距離是不一樣的。”

　　彭兢說(shuō)：“返回艙330公斤，里頭有很多設(shè)備，過(guò)去的成熟產(chǎn)品都偏重偏大。我們做了大量的減肥工作，俗稱(chēng)黑匣子的數(shù)據(jù)記錄儀器就從6公斤減到了1公斤以下。”

　　這樣減肥，也只讓返回艙裝載了13公斤燃料，夠做姿態(tài)調(diào)整卻難以主動(dòng)減速。因此，返回艙進(jìn)入地球大氣層時(shí)是否能精確飛入對(duì)再入角有嚴(yán)苛要求的返回走廊，就成為任務(wù)成敗的關(guān)鍵因素。

　　這個(gè)任務(wù)由服務(wù)艙完成。飛行試驗(yàn)器服務(wù)艙GNC副總師王曉磊表示，服務(wù)艙要負(fù)責(zé)供電、供暖、剎車(chē)，在跟返回器分離之后，攜帶著相機(jī)的服務(wù)艙還要拍攝長(zhǎng)達(dá)3分鐘的分離視頻，之后才啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，重新拉起，在大氣層轉(zhuǎn)彎，飛回外層空間。

　　在飛行器的8天航程中，主要是服務(wù)艙帶著返回艙在跑，只在最后1小時(shí)，在距離地面高度約5000公里處，服務(wù)艙和返回艙分離，并將返回艙打入預(yù)定軌道?！斑@對(duì)服務(wù)艙的精準(zhǔn)量要求很高。相當(dāng)于在1萬(wàn)多公里外，瞄準(zhǔn)精度要達(dá)到一兩公里?！憋w行試驗(yàn)器返回器GNC副總師王勇說(shuō)，分離之后，返回艙飛落到達(dá)距離地面120公里高度的大氣層，要在近7000公里的最后一段航程中，通過(guò)與地球大氣的劇烈摩擦，將速度從最快10.66公里每秒降下來(lái)，最后要通過(guò)降落傘把返回器速度減少到10米每秒的量級(jí)落地。

　　錦囊妙計(jì)應(yīng)對(duì)黑障斷聯(lián)

　　與地面垂直高度從120公里降到零，地理跨度要達(dá)到近7000公里，最后落地范圍要精確到著陸場(chǎng)能及時(shí)回收。返回艙的最后一段航程，每一秒都將驚心動(dòng)魄。

　　本次試驗(yàn)將采用一種特殊的“半彈道跳躍式再入”方式返回地球，返回艙第一次進(jìn)入大氣層時(shí)先躍起，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間飛行后再次進(jìn)入大氣層，之后返回地球。周建亮說(shuō)，返回艙進(jìn)入大氣層時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)通訊中斷的黑障階段?！斑@次是跳躍式返回，兩次入大氣層會(huì)出現(xiàn)兩次黑障，第一次160多秒，第二次約2分鐘?！?/p>

　　返回艙如何才能安全度過(guò)黑障？“我們?cè)诖酥?，已?jīng)發(fā)出控制數(shù)據(jù)，這是一個(gè)延遲指令，類(lèi)似于錦囊妙計(jì)，返回器在黑障內(nèi)的預(yù)定時(shí)間開(kāi)啟該指令，據(jù)此調(diào)整姿態(tài)?！敝芙琳f(shuō)。

　　再入階段，返回艙表面將達(dá)到2000多攝氏度的高溫，返回艙內(nèi)的各種儀器卻必須維持在合適溫度，這對(duì)熱控技術(shù)提出更高要求。據(jù)試驗(yàn)器熱控分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師寧獻(xiàn)文介紹，這次試驗(yàn)還首次用上了國(guó)產(chǎn)的宇航級(jí)環(huán)路熱管。

　　這一階段，返回艙將為未來(lái)的嫦娥五號(hào)取得很多寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這是地面實(shí)驗(yàn)無(wú)法獲得的。“地面風(fēng)洞試驗(yàn)只能做到5-10馬赫（1馬赫=1倍音速），而飛行器進(jìn)入大氣層的實(shí)際初始速度是35馬赫，地面試驗(yàn)無(wú)法驗(yàn)證?！蓖跤抡f(shuō)，返回艙進(jìn)入大氣層后會(huì)受到什么力、力的大小如何都很難預(yù)估，必須根據(jù)大氣密度、氣動(dòng)參數(shù)等實(shí)時(shí)辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并快速返回修正參數(shù)，這是控制中最難的地方。

　　周建亮說(shuō)，我國(guó)“遠(yuǎn)望”號(hào)測(cè)量船隊(duì)、國(guó)內(nèi)外陸基測(cè)控站以及北京飛行控制中心和西安衛(wèi)星測(cè)控中心共同組成航天測(cè)控通信網(wǎng)，為任務(wù)提供持續(xù)跟蹤、測(cè)量與控制?！暗牵诮涂?，一個(gè)地面站只能跟幾分鐘。在返回時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋很難，只能在第一次再入、第二次再入、返回著陸場(chǎng)等關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行跟蹤?！?/p>

　　短短8天的再入返回飛行試驗(yàn)即將迎來(lái)它最后的謝幕演出，人們期待著，這個(gè)嫦娥5號(hào)的探路尖兵，能以最完美的姿態(tài)回家！