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嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温( 二 )


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在轨返组合体整个月地转移飞行过程中，先是进行两次月地转移轨道入射，专门设计用小推力发动机长程工作确保探测器不出现大的振动，以利于入射轨道精度的保持，此后又进行了两次轨道中途修正，这才有了嫦娥五号返回器实施太空打水漂的完美起跑线。话说，为什么嫦娥五号一定要用如此复杂的太空打水漂操作呢？答案只有一个，因为我们的梦想是星辰大海。嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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回顾历史，阿波罗载人登月虽然也宣称采用了高速半弹道跳跃式再入返回技术，但实际上返回舱跳跃最高点也没能突破80公里，更不用说进入太空自由飞，其目的只是单纯为了将半弹道式再入的17个g过载降低至7个g，唯有如此宇航员才能经受得住。NASA由于迟迟无法突破真正意义上的高速半弹道跳跃式再入返回技术，以致于起源号、星尘号两个探测器不得不以弹道式轨迹再入大气层，产生的过载高达32g，巨大过载对探测器各系统工况稳定性提出了极为苛刻的要求，起源号就是因为重力开关装置故障导致减速伞没能及时打开，进而直接撞毁于地面。嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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连NASA都没有的技术日本自然也是没有，隼鸟号、隼鸟二号两艘小行星探测器使用的也都是最传统的弹道式再入方案，并不具备载人应用前景。另一个应用高速半弹道跳跃式再入返回技术的是与阿波罗登月工程竞争旨在用于载人绕月任务Zond系列无人飞船，该飞船起跳高度太低跳跃高度又太高，安全性不能保障，随着登月竞赛落幕该系列飞船也被尘封在历史的档案中没有了下文。嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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嫦娥五号返回器应用的高速半弹道跳跃式再入返回方案才是真正的未来技术，可以有效兼容解决力载荷与热载荷问题，其再入最大过载不超过4.8g，仅比近地轨道运行的神舟飞船略高，远小于阿波罗飞船7g过载，也就是说嫦娥五号虽然是无人采样器，但核心数据直接对标载人要求。月球、小行星、火星等地外天体再入返回地球的航天器通常都要经受3000摄氏度高温烧蚀，返回器大底前端气流甚至可以加热到1万摄氏度以上，高速半弹道跳跃式返回可以有效缓解防热压力，减少防热材料使用量，降低返回器结构重量，增大内部空间，其第一次小角度再入热流烧蚀温度远比直接再入低得多，二次再入时与近地轨道飞船无异。嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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嫦娥五号返回器根据实际热流烧蚀情况采用全烧蚀防热设计，内部为金属结构外部胶结防热材料，针对大底迎风面、大底背风面、大底拐角环、侧壁迎风面、侧壁背风面、侧壁舱盖与防热环、稳定翼使用了7种不同密度的新研型号防热材料，能够有效抵御第二宇宙速度条件下的热流烧蚀。返回器原本就有两片稳定翼，为什么着陆后就剩一片了？难道是工作人员拆除的？非也……嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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另外一片消失的稳定翼在发挥气动功效的同时也是返回器伞包系统舱门，当返回器抵达海拔10公里左右预定开伞高度后，回收系统发出指令弹射伞舱盖，拉出减速伞包。嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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尔后依次将减速伞与舱盖伞拉直，直到减速伞与舱盖伞分离，此时减速伞首先稳定返回器姿态，并发挥减速作用，再之后减速伞将主伞拉出，尔后主伞与减速伞分离，主伞承担返回器减速工作，直至降落地面。嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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这又是嫦娥五号应用的一套世界领先技术：降落伞与返回器质量比降至2.4%，优于日本隼鸟二号3.2%，以及NASA星尘号4.4%，处于国际领先水平，六年前的嫦娥五T1在国际上首次揭示降落伞尺寸效应原理。嫦娥五号返回器与神舟载人飞船返回舱乍一看上去十分相似，但内在早已不同，之所以继承神舟返回舱构型主要是出于缩短任务研发周期，增强可靠性两方面考虑。嫦娥 嫦娥五号大获全胜返回舱32马赫高速再入，力抗上万度高温
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钟形体返回舱优势前文已经提到是拥有“唯一稳定配平点”，但它也并非没有缺点，其弱点是升阻比偏低，返回再入窗口较窄，这也是嫦娥五号轨返组合体在完成样品转移后停留数天绕月等待的原因之一。与钟形体返回舱截然不同的是倒锥体返回舱，后者优势是有较高的升阻比，在采用高速半弹道跳跃式再入方案时有更强的机动飞行能力，因此可以收获更多的月地返回窗口，NASA就要求旨在载人重返月球的猎户座载人飞船具备在太阴月中任意时间进行月地转移入射。

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