“地球，地球，我要回家！”如果再入返回飛行試驗器能説話，這就是它現在的臺詞。

　　作為嫦娥五號的探路者，再入返回飛行試驗器經歷了地月轉移、月球近旁轉向、月地轉移數個關鍵節點，目前正向著地球回歸。當它返回地球附近後，會再入大氣層，直至落地，這是它最後也是最關鍵的一段旅程。圍繞其在返回地球過程中將經歷的挑戰，《經濟日報》記者採訪了數位專家。

　　天定之旅也是逃生小路

　　11月1日淩晨，再入返回飛行試驗器將踏上最後一段歸途。

　　在航太科技集團飛行試驗器副總設計師彭兢看來，這是一個早已註定的時間。“返回那天如果落地區域天氣糟糕，會對搜尋返回艙産生不利影響。但返回時間是月球這些天體決定的，24日發射之後，就決定了它只能在11月1日回來。”

　　時間被確定，是因為軌道被確定。本次實驗使用高精度繞月自由轉移軌道，這是我國第一次使用該軌道。“試驗器要模擬嫦娥五號的條件返回，其發射軌道和返回軌道差異很大，並要在接近第二宇宙速度的情況下返回地球。如何實現這樣的變化？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，耗費太大。”探月工程測控與回收系統副總師周建亮説。

　　最後的返回軌道又是如何確定的？

　　飛行試驗器軌道主管設計師汪永生説：“經過大量計算精心挑選合適窗口，這是一個難點。飛行器再入地球大氣層時對精度要求非常高。如果把地球比作一個籃球，只有一張薄紙那樣的縫隙才能讓飛行器安全飛入。”

　　正負各0.2度，這就是飛行器再入角所能允許的誤差範圍。北京航太飛控中心總體室副主任吳風雷説，飛行器上的測控天線過去是裝在固定對著太陽方向的正X軸，這次卻因任務需要裝在指向變化多端的Z軸上，增加了測控難度。但從目前情況看，飛行器的軌道被控制得很精準。“為了高精度瞄準再入角，原來預設了6次中途修正。現在第3和第4次軌道修正已經取消，目前軌道非常接近最終目標軌道，需要的調整很微小，我們就把它合併到第5次修正中一起做。”吳風雷説。

　　萬里剎車只為千倍減速

　　我國並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，飛行器進入大氣層時的初始速度只在7.9公里/秒的第一宇宙速度量級。本次飛行器是從月球返回，在返回地球大氣層時，會接近11.2公里/秒的第二宇宙速度。此外，受發射時火箭動力限制，探月返回艙個頭也只有神舟飛船返回艙的1/8。這就導致探月返回艙不能像後者那樣攜帶大量燃料，必須主要依靠氣動阻力實現減速。

　　速度快，個頭小，讓探月工程的返回艙不得不儘量減肥、超長距離剎車，並且需要更快更精準的測控。

　　與距離地面120公里的地球大氣層接觸後，返回艙的歸途還有近7000公里，而過去的載人航太返程一般是1000多公里。周建亮對此有一個生動比喻：“高速跑車和拖拉機的剎車距離是不一樣的。”

　　彭兢説：“返回艙330公斤，裏頭有很多設備，過去的成熟産品都偏重偏大。我們做了大量的減肥工作，俗稱黑匣子的數據記錄儀器就從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，夠做姿態調整卻難以主動減速。因此，返回艙進入地球大氣層時是否能精確飛入對再入角有嚴苛要求的返回走廊，就成為任務成敗的關鍵因素。

　　這個任務由服務艙完成。飛行試驗器服務艙GNC副總師王曉磊表示，服務艙要負責供電、供暖、剎車，在跟返回器分離之後，攜帶著相機的服務艙還要拍攝長達3分鐘的分離視頻，之後才啟動發動機，重新拉起，在大氣層轉彎，飛回外層空間。

　　在飛行器的8天航程中，主要是服務艙帶著返回艙在跑，只在最後1小時，在距離地面高度約5000公里處，服務艙和返回艙分離，並將返回艙打入預定軌道。“這對服務艙的精準量要求很高。相當於在1萬多公里外，瞄準精度要達到一兩公里。”飛行試驗器返回器GNC副總師王勇説，分離之後，返回艙飛落到達距離地面120公里高度的大氣層，要在近7000公里的最後一段航程中，通過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，最後要通過降落傘把返回器速度減少到10米每秒的量級落地。

　　錦囊妙計應對黑障斷聯

　　與地面垂直高度從120公里降到零，地理跨度要達到近7000公里，最後落地範圍要精確到著陸場能及時回收。返回艙的最後一段航程，每一秒都將驚心動魄。

　　本次試驗將採用一種特殊的“半彈道跳躍式再入”方式返回地球，返回艙第一次進入大氣層時先躍起，經過一段時間飛行後再次進入大氣層，之後返回地球。周建亮説，返回艙進入大氣層時，會出現一個通訊中斷的黑障階段。“這次是跳躍式返回，兩次入大氣層會出現兩次黑障，第一次160多秒，第二次約2分鐘。”

　　返回艙如何才能安全度過黑障？“我們在此之前，已經發出控制數據，這是一個延遲指令，類似于錦囊妙計，返回器在黑障內的預定時間開啟該指令，據此調整姿態。”周建亮説。

　　再入階段，返回艙表面將達到2000多攝氏度的高溫，返回艙內的各種儀器卻必須維持在合適溫度，這對熱控技術提出更高要求。據試驗器熱控分系統主任設計師寧獻文介紹，這次試驗還首次用上了國産的宇航級環路熱管。

　　這一階段，返回艙將為未來的嫦娥五號取得很多寶貴的實驗數據，這是地面實驗無法獲得的。“地面風洞試驗只能做到5-10馬赫（1馬赫=1倍音速），而飛行器進入大氣層的實際初始速度是35馬赫，地面試驗無法驗證。”王勇説，返回艙進入大氣層後會受到什麼力、力的大小如何都很難預估，必鬚根據大氣密度、氣動參數等實時辨識結果進行計算，並快速返回修正參數，這是控制中最難的地方。

　　周建亮説，我國“遠望”號測量船隊、國內外陸基測控站以及北京飛行控制中心和西安衛星測控中心共同組成航太測控通信網，為任務提供持續跟蹤、測量與控制。“但是，在近低空，一個地面站只能跟幾分鐘。在返回時實現無縫覆蓋很難，只能在第一次再入、第二次再入、返回著陸場等關鍵點進行跟蹤。”

　　短短8天的再入返回飛行試驗即將迎來它最後的謝幕演出，人們期待著，這個嫦娥5號的探路尖兵，能以最完美的姿態回家！