2020年12月17日1時(shí)59分，由航天科技集團(tuán)五院抓總研制的嫦娥五號(hào)的返回器在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域成功著陸，標(biāo)志著我國(guó)首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。這是人類探月歷史60年來(lái)由中國(guó)人書(shū)寫(xiě)的又一壯舉，也是人類時(shí)隔44年再次從月球帶回月壤，標(biāo)志著我國(guó)探月工程“繞、落、回”三步走收官之戰(zhàn)取得了圓滿勝利，寰宇振奮，舉世同祝！

中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平代表黨中央、國(guó)務(wù)院和中央軍委祝賀探月工程嫦娥五號(hào)任務(wù)取得圓滿成功的賀電。賀電全文如下：

探月工程任務(wù)指揮部并參加嫦娥五號(hào)任務(wù)的全體同志：

欣聞探月工程嫦娥五號(hào)任務(wù)取得圓滿成功，我代表黨中央、國(guó)務(wù)院和中央軍委，向你們致以熱烈的祝賀和誠(chéng)摯的問(wèn)候！

嫦娥五號(hào)任務(wù)作為我國(guó)復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，首次實(shí)現(xiàn)了我國(guó)地外天體采樣返回。這是發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)攻堅(jiān)克難取得的又一重大成就，標(biāo)志著中國(guó)航天向前邁出的一大步，將為深化人類對(duì)月球成因和太陽(yáng)系演化歷史的科學(xué)認(rèn)知作出貢獻(xiàn)。對(duì)你們的卓越功勛，祖國(guó)和人民將永遠(yuǎn)銘記！

人類探索太空的步伐永無(wú)止境。希望你們大力弘揚(yáng)追逐夢(mèng)想、勇于探索、協(xié)同攻堅(jiān)、合作共贏的探月精神，一步一個(gè)腳印開(kāi)啟星際探測(cè)新征程，為建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興再立新功，為人類和平利用太空、推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體作出更大的開(kāi)拓性貢獻(xiàn)！

習(xí)近平

2020年12月17日

航天科技集團(tuán)五院嫦娥五號(hào)探測(cè)器研制團(tuán)隊(duì)，面對(duì)關(guān)鍵技術(shù)多、任務(wù)難度大、實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)高等難題，以強(qiáng)烈的責(zé)任感和使命感，不斷開(kāi)拓創(chuàng)新、攻堅(jiān)克難，用圓滿成功為航天事業(yè)再立新功。

實(shí)現(xiàn)太空“打水漂” 

嫦娥五號(hào)返回器從月球飛回來(lái)的速度是接近每秒11.2公里的第二宇宙速度，高速進(jìn)入大氣層時(shí)將劇烈摩擦產(chǎn)生高溫，熱量急劇提升為航天器返回帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。因此，嫦娥五號(hào)安全順利返回地球首先要解決的是減速問(wèn)題。

▲嫦娥五號(hào)半彈道跳躍式再入返回模擬動(dòng)圖

五院所屬總體設(shè)計(jì)部的軌道設(shè)計(jì)師們決定借助地球大氣層這個(gè)航天器再入返回的天然屏障，通過(guò)空氣摩擦產(chǎn)生的阻力實(shí)現(xiàn)減速目的，并提出了一個(gè)大膽的方案——半彈道跳躍式再入返回，就像在太空中“打水漂”。返回器先是高速進(jìn)入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后再以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面，整個(gè)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣。

飛行“打水漂”過(guò)程都是由五院所屬的502所為嫦娥五號(hào)配備的智能自主的GNC系統(tǒng)在控制。為了保證嫦娥五號(hào)任務(wù)這最后一關(guān)中返回器能“順利跳起，準(zhǔn)確著陸”，502所科研人員面對(duì)挑戰(zhàn)勇于承擔(dān)，從方案到單機(jī)、再到軟件，攻克了一系列攔路虎，并在返回器GNC系統(tǒng)的研制過(guò)程中先后完成了無(wú)以計(jì)數(shù)的模擬飛行試驗(yàn)，模擬了上百萬(wàn)條飛行路線，雖然返回器最終的飛行軌跡不是和那百萬(wàn)條中的任一條相同，但也是無(wú)出其右。

創(chuàng)新氣動(dòng)設(shè)計(jì)

作為返回器熱防護(hù)、GNC以及回收等分系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的重要輸入，氣動(dòng)技術(shù)研究工作的全面性和正確性也是返回器成功實(shí)施跳躍式高速再入返回的關(guān)鍵。返回器高速再入導(dǎo)致復(fù)雜流動(dòng)效應(yīng)影響增大，各種復(fù)雜流動(dòng)效應(yīng)將對(duì)返回器氣動(dòng)力、熱特性產(chǎn)生巨大影響；其次，由于跳躍式再入，燒蝕、燃料消耗等各種因素使得二次再入地球大氣的外形適應(yīng)不確定性增加；再有一點(diǎn)，由于輕小型化要求，探月三期返回器尺寸比國(guó)內(nèi)外任何一種半彈道式再入飛行器都要小很多，尺寸的減小和質(zhì)量的降低可能導(dǎo)致返回器飛行穩(wěn)定性下降，對(duì)氣動(dòng)特性預(yù)估準(zhǔn)確度等方面也提出了更高的要求。

▲嫦娥五號(hào)返回器再入大氣模擬圖

面對(duì)種種困難，總體設(shè)計(jì)部氣動(dòng)團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有退縮。經(jīng)過(guò)一輪輪研究討論，一次次分析計(jì)算，有針對(duì)性的技術(shù)攻關(guān)與試驗(yàn)驗(yàn)證，最終完成了輕小型半彈道跳躍式深空高速再入返回器的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)和氣動(dòng)特性研究，突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，并在探月三期再入返回飛行試驗(yàn)器任務(wù)中得到了有效驗(yàn)證，為嫦娥五號(hào)任務(wù)圓滿成功立下了汗馬功勞。

巧妙設(shè)計(jì)“防熱神器”

探測(cè)器返回途中的另一個(gè)攔路虎就是溫度。為此，總體設(shè)計(jì)部防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為探測(cè)器巧妙設(shè)計(jì)了一件“貼心防熱衣”。首先，針對(duì)月球軌道返回?zé)岘h(huán)境、空間環(huán)境和重量的要求，提出了不同部位耐燒蝕和隔熱的具體需求與指標(biāo)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的跨越。其次，提出了三維傳熱燒蝕分析方法，實(shí)現(xiàn)了用全面的局部燒蝕試驗(yàn)代替整器燒蝕試驗(yàn)，為任務(wù)的成功奠定了基礎(chǔ)。

▲嫦娥五號(hào)探測(cè)器

在嫦娥五號(hào)探測(cè)器眾多關(guān)鍵技術(shù)中有一項(xiàng)令人拍案贊嘆的技術(shù)，讓返回器在遙遠(yuǎn)的旅程中成功抵抗溫差高達(dá)幾百度的宇宙環(huán)境和燒蝕環(huán)境，這就是五院總體設(shè)計(jì)部熱控設(shè)計(jì)師們攻克的異構(gòu)式環(huán)路熱管熱控技術(shù)?？蓜e小看這套小小的環(huán)路熱管，它可是返回器可調(diào)節(jié)熱導(dǎo)的“熱開(kāi)關(guān)”，是針對(duì)返回器再入大氣前大熱耗散熱需求與再入過(guò)程中隔絕燒蝕高溫需求兩個(gè)相互矛盾的設(shè)計(jì)約束而專門(mén)設(shè)計(jì)的，有效解決了返回器再入大氣前的大熱耗散熱、熱導(dǎo)調(diào)節(jié)和再入過(guò)程中熱阻斷的技術(shù)難題。

別具匠心的降落傘

此次嫦娥五號(hào)任務(wù)，五院所屬的508所研制的回收系統(tǒng)發(fā)揮著“最后的關(guān)鍵作用”，承擔(dān)著月球“挖土”、“帶貨”任務(wù)接力的“最后一棒”。因此此次任務(wù)對(duì)回收系統(tǒng)的要求極為苛刻，一方面是此次成功帶回樣品要求回收系統(tǒng)的高可靠性，通過(guò)降落傘氣動(dòng)減速裝置進(jìn)一步將返回器的下降速度降低，確保攜帶所采集的月球樣品的返回器以規(guī)定的安全速度著陸在內(nèi)蒙古四子王旗；另一方面就是在滿足嫦娥五號(hào)探測(cè)器總體的各種約束條件下進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，可以用“克克計(jì)較”來(lái)形容。

▲嫦娥五號(hào)返回器降落傘打開(kāi)模擬圖

嫦娥五號(hào)回收系統(tǒng)采用了非常規(guī)的兩級(jí)傘減速方案，即采用減速傘和主傘分別對(duì)返回器進(jìn)行減速。其中主傘約為50平米，而減速傘則更小了，只有2平米。這個(gè)設(shè)計(jì)一方面是與返回器重量匹配的減速要求,另一面是返回器返回時(shí)的穩(wěn)定性要求等。除此之外，嫦娥五號(hào)降落傘還有一個(gè)匠心設(shè)計(jì)，那就是艙蓋傘，只有1平米，顧名思義，就是避免艙蓋打開(kāi)后快速追上艙體影響主傘正常開(kāi)傘而做的一個(gè)降低艙蓋飛行速度的設(shè)計(jì)。為了確保任務(wù)的成功，為了確?；厥障到y(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性，在整個(gè)研制過(guò)程中總共進(jìn)行了近500次各種試驗(yàn)的驗(yàn)證。

熱烈祝賀嫦娥五號(hào)任務(wù)圓滿成功！