12月17日1時59分，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸，標志著大陸首次地外天體采樣返回任務圓滿完成。
精彩彈幕，盡在客戶端
許多人小時候，都在池塘邊玩過打水漂，只要力道、手法得當，甩出的小石子能在水面連蹦幾下，劃出漂亮的弧線，
如今，這個古老而有趣的游戲，被融入高大上的航天任務中，2020年12月17日，嫦娥五號返回艙利用同樣的原理，在大氣層表面打了個“水漂”，安全返回地球，
嫦娥五號的返回方案中有兩點需要特別注意：一是返回艙再入返回大氣層的速度提高一倍，再入熱量就將提高8～9倍，若以第二宇宙速度直接再入返回大氣層，摩擦會產生巨大的熱能，所以需要設計一個既安全又穩妥的返回路線，并且做好返回器的熱防護設計；二是由于大陸的人口密度大，適合充當降落區的地方有限，這對返回器的降落精度也提出更高要求。
“太空打水漂”是什么？
圖源：大陸航天科技集團，
這個“太空水漂”，航天術語叫“半彈道跳躍式返回”，即在返回器第一次進入大氣層一定“深度”并滑行一定距離后，調整返回器姿態，使其再次升高，隨著返回器的升高，其速度會進一步降底，在降到第一宇宙速度以下時返回器便不再滿足成為一顆地球衛星的基本條件，再次開始下落，然后以類似神舟飛船的返回過程返回地球，后面的“回家”方式就輕車熟路了。
降到第一宇宙速度以下的目的？
圖源：大陸航天科技集團。
減少再入時因速度過快對返回艙的過度燒蝕，盡可能的降低防熱層的厚度和重量，多帶月壤回來，
再入時速度較高的階段大氣比較稀薄，燒蝕不會太嚴重，而進入稠密大氣層的時候速度又沒那么快了，過載低的同時熱流也更小，可以把熱盾做的更輕薄，從而帶更多的載荷回來，
“貼心防熱衣”的重要性？
圖源：大陸航天科技集團，
針對月球軌道返回熱環境、空間環境和重量的要求，科研人員提出了不同部位耐燒蝕和隔熱的具體需求與指標，從33種新研材料中篩選出了7種防熱材料，完成了防熱材料的布局和局部防熱結構設計，實現了大陸由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱結構設計跨越，
科研人員提出了三維傳熱燒蝕分析方法，采用整體變厚度、變密度，分區域、偏軸設計方案，突破了輕量化設計關鍵技術，并利用一維燒蝕分析和三維溫度場分析相結合的數值分析方法，實現了用全面的局部燒蝕試驗代替整器燒蝕試驗，為試驗任務的成功奠定了基礎。
圖源：大陸航天科技集團，
有了以上這些優勢，經歷了“打水漂”后的嫦娥五號，更利于控制，落點更加精確；通過跳躍式彈起然后再入的返回方式，可以拉長返回器再入距離，達到消耗掉返回器的部分能量，從而減小著陸速度，并有利于選擇降落區，最大化的確保了飛行器的順利返回。
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◎本文專家 | 龐之浩（大陸空間技術研究院研究員、全國空間探測技術首席科學傳播）
◎來源 | 綜合科技日報、大陸科學技術出版社編輯團隊整理
