飛行試驗器為“嫦娥五號”細探從月球返回地球之路

“我國將首次實施再入返回飛行試驗，飛行器將于24日至26日擇機發射”的消息傳出后，很多人搞不清這個飛行試驗器和2017年前后承擔“無人采樣返回”任務的“嫦娥五號”是什么關系？為什么要搞這樣一次飛行試驗？試驗的難點又在哪？

新華社科普記者采訪權威專家和參研參試人員進行解析。飛行試驗器名字太長，記者姑且給它取名“小飛”。

“小飛”是誰？——“嫦娥五號”的“探路小兵”

中國探月工程三期總設計師胡浩：“嫦娥五號”的任務是實現我國探月工程三期“無人自動采樣返回”。與“嫦娥一號”“嫦娥二號”“嫦娥三號”相比，“嫦娥五號”的“身體”結構要復雜得多——由軌道器、上升器、著陸器和返回器等組成，像“葫蘆”一樣串在一起共同組成。科研人員正在為“嫦娥五號”載著月壤回歸地球努力工作。

“嫦娥五號”需要突破月面采樣、月面上升、月球軌道交會對接和高速返回4大關鍵技術。國防科工局新聞發言人說：“為突破高速返回關鍵技術，必須先期實施再入返回飛行試驗。”

科普記者觀察：哦！“小飛”原來是“嫦娥五號”的“探路小兵”。它不會走“嫦娥五號”要走的全程，而是重點考察從距地約38萬公里的月球返回地球——“回家的路”。

“回家的路”好走嗎？——“小飛”第一次走，快慢難控

中國探月工程三期副總設計師郝希凡：這是我們第一次試驗從月球返回地球。飛行器從月球回地球的時候會越飛越快，回到大氣層的時候接近第二宇宙速度(11.2公里／秒)。這要比神舟飛船返回地球的速度快很多。

目前，我們從單純的地面實驗積累的對地球大氣特性的認識還不充分、模型不完全，返回器高速返回條件下的氣動、熱防護、高速返回的導航制導與控制系統(GNC)物理模型和數學模型掌握不完全。為確保“嫦娥五號”任務成功，必須“把實驗室從地面搬到天上”。

科普記者觀察：原來“小飛”是一個并不老練的司機，受命走一條沒走過的路。路況陌生、復雜、多變。又偏偏一路下坡剎不住車，車體車輪摩擦得滾燙。可得把好了GNC方向盤，當務之急——把自身速度降下來。

怎樣“平安到家”？——別一猛子扎下去，“打個水漂”再返回

中國探月工程副總指揮劉繼忠：此次試驗一大難點在于采用“半彈道跳躍式再入”方式返回地球。“打個通俗的比方，‘半彈道跳躍式再入’類似于我們在河邊拿起石頭打水漂。這個特殊的返回軌道目的在于降能減速，確保飛行器返回。”

中國探月工程三期副總設計師郝希凡：啥叫半彈道？沒有浮力拋物線落下，就叫彈道；半途打了個水漂彈出去了，就是半彈道。再入，就是以接近第二宇宙速度進入大氣層，經跳躍式彈起后，再次進入大氣層，在內蒙古中部地區著陸。

科普記者觀察：不知道“小飛”打水漂的功夫如何。但是記者對中國航天導航制導與控制系統(GNC)技術很有信心。信心并非憑空而來，記者多次采訪負責這項技術的中國航天科技集團502所。這里一撥“70后”“80后”非常敬業、優秀。還記得2013年12月14日，“嫦娥”三號成功落月么？站得多穩啊，GNC控制得好！

“小飛”這“探路”要花幾天？——小長差：8天多

中國探月工程副總指揮劉繼忠：飛行試驗器發射升空后將經歷星箭分離、地月轉移、月球近旁轉向、月地轉移、返回地球附近、再入返回地球等六大關鍵節點。整個過程大約8天左右。

科普記者觀察：8天，奔月、繞月、返回。好辛苦呀！“小飛”好運，科研人員加油！(記者余曉潔、楊維漢)