“挖土”归来，嫦娥五号闯过了几道关？
①12月17日凌晨，嫦娥五号带着中国科学家梦寐以求的月球样本，稳稳降落在内蒙古四子王旗，宣告了我国首次月面自动采样返回任务取得圆满成功。
②不过，荣耀归来的道路并非坦途。你可知道嫦娥五号回家迈过了几道坎？
③近地轨道航天器再入返回大气层时，速度通常为每秒约7.9公里的第一宇宙速度。而嫦娥五号从月球风驰电掣般向地球飞来，速度接近每秒11.2公里的第二宇宙速度。
④每秒3公里多的速度差，带来的力道大不相同。假如嫦娥五号冲劲过猛，一头撞向地球，整个任务都将前功尽弃。要避免这种风险，首先要解决速度的问题。
⑤这是一个世界级难题。科研人员在反复学习和研究美、苏经验的基础上，结合我国航天器实际情况，决定借助地球大气层这个航天器再入返回的天然屏障。他们提出了一个大胆的方案——半弹道跳跃式再入返回。
⑥“就像在太空中打水漂一样，返回器先是高速进入大气层，再借助大气层提供的升力跃出大气层，然后再以第一宇宙速度扎入大气层，返回地面，整个过程环环相扣。”五院嫦娥五号探测器总体主任设计师孟占峰介绍说。
⑦嫦娥五号能否成功打出一个漂亮的“水漂”，关键在于气动技术研究工作的全面性和正确性。五院总体部设计师李齐介绍，相比近地轨道航天器返回，嫦娥五号面临的气动问题更加复杂，再入热环境条件更为严酷，对气动数据的精准度要求更为苛刻。
⑧首先，高速再入会导致复杂流动效应影响增大，各种复杂流动效应将对返回器气动力、热特性产生巨大影响。其次，由于跳跃式再入，烧蚀、燃料消耗等各种因素，使得二次再入地球大气的外形适应不确定性增加。第三，由于轻小型化要求，嫦娥五号返回器尺寸比国内外任何一种半弹道式再入飞行器都要小很多。尺寸的减小、质量的降低，可能导致返回器飞行稳定性下降，对气动特性预估准确度等方面提出了更高要求。
⑨此外，相比返回式卫星和神舟飞船返回舱，本次任务中返回器面临的热环境要恶劣得多。由于高温效应，必须要考虑高温辐射加热影响，而这是近地轨道航天器分析再入热环境时不需要考虑的。
⑩面对重重考验，五院总体部气动团队开展关键技术攻关，最终，他们提出了适用于轻小型跳跃式高速再入返回器的气动外形设计方法、基于时变估计偏差的配平质心盒设计方法，以及适用于高速再入返回器的气动力偏差计算方法，完成了适用于第二宇宙速度再入的高空跨流域气动特性计算方法研究等。
⑪高温是嫦娥五号返回途中的另一道难关。
⑫五院嫦娥五号探测器结构分系统主任设计师董彦芝介绍说，如果返回器再入的速度提高一倍，再入热量将提高8至9倍。
⑬为此，五院总体部防热结构设计团队从33种新研材料中筛选出了7种防热材料，完成了防热材料的布局和局部防热结构设计，实现了我国防热结构设计由近地轨道再入到深空轨道再入的跨越。
⑭同时他们提出了三维传热烧蚀分析方法，采用整体变厚度、变密度，分区域、偏轴设计方案，突破了轻量化设计关键技术，并利用一维烧蚀分析和三维温度场分析相结合的数值分析方法，实现了用局部烧蚀试验代替整器烧蚀试验，为任务成功奠定了基础。
⑮在返回大气层对抗烧蚀环境之前，嫦娥五号在飞行过程中还有大热耗散热需求。隔热与散热，听起来几乎是不可调和的矛盾。
⑯然而五院总体部热控设计师们攻克了异构式环路热管热控技术，相当于给返回器增加了可调节热导的“热开关”，有效解决了返回器再入大气前的大热耗散热、热导调节和再入过程中热阻断的难题。
（选自《科技日报》，有删改）
（链接一）
中国探月工程概况
| 工程简介 | 工程方案 | ||
| 中文名 | 中国月球探测工程 | 嫦娥一号目标 | 绕月飞行并进行对其探测 |
| 外文名 | Chang e project | 嫦娥二号目标 | 嫦娥一号的改进型 |
| 别名 | 嫦娥工程 | 嫦娥三号目标 | 在月面进行软着陆 |
| 起始时间 | 2004年3月1日 | 嫦娥四号目标 | 嫦娥三号的备份型 |
| 起始时间 | 2004年3月1日 | 嫦娥四号目标. | 嫦娥三号的备份型 |
| 阶段区分 | 3个阶段 | 嫦娥五号目标 | 采样返回 |
| 首席工程师 | 欧阳自远 | 嫦娥七号目标 | 模拟载人登月 |
（摘编自：百度百科）
（链接二）
被誉为“嫦娥之父”的欧阳自远表示，嫦娥五号发射，标志着我国探月“三步走（绕、落、回）”进入收官阶段。人类此前几次无人月球采样任务，由于无法掌握月球轨道无人交会对接技术，采用的都是月面起飞直接返回地球的方案；嫦娥五号则采用达到世界先进水平的月球轨道交会对接技术。这种以无人交会对接的方式来进行月表样品的采集返回，在世界历史上还是首次。过去苏联进行过无人的月球采样返回，他们没有使用交会对接的方式，每次采集的样品都不多，其中1976年的月球24号从月球携返170克样本，这也是人类迄今为止最后一次从月球采回样品。美国的阿波罗载人探月，因为有人，所以在样品采集上便利很多。他们实施了6次载人探月任务，共采集到382公斤。我们虽是两公斤，但以无人的方式来实施，所以技术难度更大。
（摘选自《广州日报》，有删改）
