中国又一个“太空水漂”是如何完成的？

2020-12-17 16:06:06来源：中国新闻网

12月17日凌晨，嫦娥五号返回器以“太空打水漂”的形式返回地球，成功着陆在内蒙古四子王旗预定区域，中国首次月球采样返回任务取得圆满成功。

“打水漂”是中国一种古老而有意思的游戏，嫦娥五号的返回是中国打出的第二个“太空水漂”，第一个已在探月三期再入返回飞行试验器上实现。记者采访航天专家，揭秘中国第二个“太空水漂”是如何完成的？

此前，中国发射了20余颗返回式卫星，回收11艘神舟系列飞船和新一代载人飞船，探月三期再入返回飞行试验器更是近乎1:1地验证了中国月地之间的“打水漂”式太空返回技术。

其实，相较于地球轨道，从月球到地球的返回最大的区别就是速度，嫦娥五号是携带月球样品以接近第二宇宙速度，即约30多倍音速的高速返回地球。“打水漂”就是为了让返回器在大气层中的飞行和再次升高的过程中消耗足够多的能量，从而把速度降下来。

中国的这个“太空水漂”，准确来说应该叫“半弹道跳跃式返回”，即在返回器第一次进入大气层一定“深度”并滑行一定距离后，调整返回器姿态，使其再次升高。随着返回器的升高，其速度会进一步降低，在降到第一宇宙速度以下时返回器便不再满足成为一颗地球卫星的基本条件而再次开始下落，然后以类似神舟飞船的返回过程返回地球，后面的过程就轻车熟路了。

嫦娥五号返回地球为何要采用“打水漂”的形式？中国航天科技集团五院502所专家介绍称，“打水漂”是为了借大气层的东风，利用大气的阻力和大气与返回器的摩擦消耗返回器的动能。据悉，从第一次进入地球大气层到落地，嫦娥五号返回器要在“风驰电掣”和“大起大伏”的状态下飞行六七千公里。

当然，高科技加持的“太空水漂”与儿时在池塘边玩儿的“打水漂”还是不同的，小时候玩儿的瓦片儿一旦甩出便不再可控，但嫦娥五号的“太空水漂”全过程都是可控的，只不过这种控制是由返回器自己来完成。在六七千公里的飞行过程中，在允许的偏差范围内，嫦娥五号返回器可以“自由飞翔”。那么，返回器是如何实现过程中的“差之毫厘”而结果不会“谬以千里”？这就依靠502所为嫦娥五号配配备的制导导航与控制(GNC)系统。

502所专家介绍道，所谓GNC系统，G(Guidance)即制导，返回器中的计算机会根据当前的位置和速度信息，结合落点位置进行制导处理，自动规划出一条从返回器当前位置到开伞点的最佳飞行路径；N(Navigation)即导航，高精度导航设备可以在茫茫宇宙中实时获取自身的位置、速度等信息；C(Control)即控制，通过向安装在返回器外的发动机发送喷气控制指令，调整返回器姿势，使返回器沿着规划出的轨迹飞行。G、N、C协同工作就可以使返回器“条条大路通落区”。

为了实现“顺利跳起、准确着陆”的目标，科研人员在返回器GNC系统的研制过程中已完成数以万计的模拟飞行试验，并模拟了上百万条飞行路线。502所专家表示，虽然嫦娥五号返回器最终的飞行轨迹不会和那百万条中的任一条相同，但也肯定“无出其右”。

原标题：中国又一个“太空水漂”是如何完成的？

编辑：刘依洋

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