似是故人来 太阳照常升起前，背着红白条纹相间的降落伞，“嫦娥”飘飘悠悠地下落，就快回家了。 和8天前离家时相比，中国探月工程三期再入返回飞行试验返回器“容貌”似乎没变，但在空中时外表会不时脱落一些碳层，因为再入时刚经受了超过2000度的高温烧蚀。 11月1日的清晨，天气寒冷。返回器在内蒙古四子王旗县城的北部草原着陆。这也是“嫦娥”系列航天器的第一次返回。作为探月工程三期的试验器，它的任务是模拟后续嫦娥五号探测器飞行过程和验证返回的一系列关键技术，为探月工程三期“回”的任务目标奠定基础。 “终于回来了。”有的搜寻人员喃喃自语着。他们已经等了很久，来自中国航天科技集团公司的回收试验队，在10月7日就已经进驻四子王旗。 试验队队长张正峰是飞行试验器的总体主任设计师。他回忆道，研制队伍里不少队员从2011年初春开始，就昼夜不分地开展试验飞行器的研制工作。如今，短暂离别后再次相见，整个飞行试验任务也就剩回收这“最后一哆嗦”了。 现场，有些人员是初见返回器。大家的第一直观感受是：外表酷似钟罩，像神舟飞船的返回舱。“嫦娥”第一次回家，似是故人来。 的确，重300多公斤的返回器从外观上看是神舟飞船返回舱的“迷你版”，尺寸是后者的二分之一、体积只有八分之一，但其回收搜索区域（长190公里、宽110公里的矩形）的面积却是后者的7倍，相当于49个北京海淀区。 约6点31分，返回器在距地面高度10公里时自动弹出降落伞，漂亮的伞花在灰蒙蒙的天上“盛开”。 “返回器上安装了静压高度计，通过感知大气气压识别高度，再执行弹伞舱盖的指令。”据返回器回收分系统副主任设计师张宇介绍，面积50平方米的主降落伞比神舟飞船1200平方米的降落伞小了不少，但材料的耐温、抗辐射性能却有过之而无不及。 降落伞弹出的同时天线拉出，返回器上信标机开始发送位置信号。漫漫回家路，只差最后一步。此时，返回器从印度洋上空第一次进入大气层开始，整个再入航程比我国领土的东西最长距离5200公里还要长1000多公里。 “返回器弹伞舱盖，搜索开始。”电台里传出指令。早已集结待命的20多辆越野汽车相继出发。车队绵延数里，红色和橘黄的车灯交织闪烁，照亮了草原。 
试验队员现场处置返回器 曲折回家路 黎明的宁静，在搜索车队出发前半小时就已被打破。 四子王旗大庙场区停机坪上，5架直升机轰隆作响，与螺旋桨高速旋转切割空气发出的富有节律的声音混在一起，别有一番韵律。 从北京航天飞行控制中心得知，飞行试验器在太空中实现服务舱和返回器分离后，搜索直升机便先于车队启动，飞往搜索区域上空，以着陆点为中心，呈四角分布之势。代号“雄鹰”的指挥直升机和一架通信直升机在一角，另外三架搜索直升机分列其他三角。 舱器分离是返回器“再入返回”开始的。接下来的这段旅途，堪称本次任务最关键、最受关注的一段航程——返回器从距离地球5000公里的广袤太空中，以每秒约10.66公里的速度滑行进入大气层，通过自主调整姿态，借助升力再“跳”出大气层，然后再第二次“跃”入大气层，直到下降到开伞高度。同时，它也将两次进入会屏蔽电磁波的黑障区（地球上空35公里~80公里的大气层间），丧失与外界的无线电联系。 这种半弹道跳跃式再入返回方式，被形象地比喻成“打水漂”，意在模拟未来嫦娥五号探测器返回地球。 为什么要采用这种方式返回？ 由于月地转移轨道高度的原因，返回器飞行速度远大于每秒7.8公里的第一宇宙速度。倘若采用“弹道式再入”（单调下降的飞行路线，类似于抛物线下落轨迹），“过高的再入速度，可能会导致超过10个重力加速度的高过载，还有较高的热流。”张正峰解释说，即使返回器中没有人，但从结构强度和防热的要求分析，整个系统也可能承受不了，毕竟受火箭运载能力的限制，返回器不能一味地增大、增重。 而选择“跳跃式再入”，可用较小的再入角，斜向下进入大气层，依靠迎面的大气阻力产生的向上分力即气动升力，提升高度。冲出大气层后，做一段弹道式飞行，再进入大气层（也可以多次出入大气层），每进入一次，都可利用大气阻力进行一次减速。 以这样的方式返回，飞行距离和时间明显拉长，对于落点的调整就有了很大余地，可使返回器尽量落到理想着陆区域。历史上，以接近第二宇宙速度（每秒11.2公里）再入大气层的航天器不少采用“跳跃式返回”。资料显示，苏联的探测器6号自动站和美国阿波罗月球飞船都是这样返回地球的。 返回器在大气层内下降也好、上升跳出大气层也好，都不是严格意义上的弹道轨迹。返回器结构与机构分系统主管设计师杨昌昊说：“这个时候，返回器因为离地球越来越近，速度又快，无法接受地面测控人员‘指挥’，只能自主进行导航。其具备的跳跃式返回再入GNC（制导、导航与控制）技术，将保证返回器自主调整姿态和航向，以便落入理想的着陆区域。其间，或‘低头’、或‘抬头’，还可以往顺时针或逆时针方向做滚转。” 此外，要确保返回器再入返回成功，防热技术也是关键。据张正峰介绍，高速进入大气层后，返回器面临的峰值热流密度、总加热时间、总加热量等一系列数据，都是神舟飞船返回时的2~3倍。“通俗一点讲，得经受超过2000度高温的长时间烧蚀。” 从2011年开始，五院总体部的研制团队就开始攻关防热技术，给“嫦娥”制作“外衣”。杨昌昊回忆起耗时1年半的“选材”经历：做了近300种地面试验，近30种风洞试验，试用了近百种材料……最终迈过了这道坎，同时实现了防热材料的完全国产化。 
返回器处置完后由直升机调运 轮番上阵忙 “雄鹰”还在草原灰暗的上空盘旋，等待搜索目标的出现。 直升机和汽车上的电台不时发出“嗞嗞”的声音，不断传出的指令声，让搜索人员屏气凝神——“各号注意，返回器第一次出黑障”；“返回器第二次出黑障”；“返回器弹伞舱盖，搜索开始”；“收到信标信号，定向稳定”；“直升机目视返回器乘伞下降”…… 6点42分，返回器乘伞顺利着陆，因为气温降至零下的草原地表已经结冻，算是“小小地磕了一下”。 返回器落地时向下的速度只有每秒13米，比刚踏上返程那会儿的速度慢了数百倍。“它的外表结构足够坚硬，不用配备反推发动机，也能经受住着陆的冲击。”杨昌昊介绍说。 搜索直升机陆续抵达着陆点后，刚停稳，回收试验队里负责技术协调的金晟毅便迅速跳出机门，成为第一个与首次回家的“嫦娥”面对面的人。 观察返回器外观时，带上防毒面具的他和试验队员孙水生要重点检查推进剂是否泄漏。这种推进剂的成分是无水肼，属于有毒的易燃液体，确保其无泄漏后，回收试验队的各项处置程序开始有序进行。 先是杨昌昊掏出一把酷似“手枪”的激光测温仪，扣动扳机，测量返回器表面温度。确保温度适宜队员操作后，试验队员如车轮战一般轮番上阵：切断降落伞、火工品工作状态检查、断电、推进系统泄压及排出、结构扫描、给返回器穿罩衣（又称“星衣”）、起吊…… 这支16人的试验队，有7人来自五院总体部，还有来自该院总装与环境工程部、502所、508所以及一院102所的科研人员。除张正峰9年前参加过一次返回式卫星的回收任务外，其余人员都是第一次参加航天器现场回收任务。 这些“新手”们在回收场进行了4次1:1的全过程演练，还准备了10份与返回器搜索处置有关的预案，包括返回器主伞未能打开、风大条件下返回器被拖拽、无水肼泄漏、吊具不能安装、天线盖未正常弹开、返回器落入水中、气候条件恶劣等。虽然这些都是小概率事件，但每份预案都有着详细的故障判断、预案分析、处置程序、故障处置保障条件。 “大家精心准备了一个月，现场工作流程已烂熟于心，操作必须老练。”试验队副队长韩璐说。记者也曾亲眼目睹，102所的郑明珠和郭力振使用便携式激光扫描仪模拟进行结构扫描时，被张正峰要求某些动作精确到5秒内完成。 保证回收工作高质量完成，除了精心细致的准备，还源于他们的敬业。试验队有一部分队员前期在西昌卫星发射中心工作了两个月，发射结束后又匆匆赶到回收场。返回器总体总装主管设计师逯运通这3个月瘦了10斤，带病到达四子王旗后，还打了两天的点滴。 “这些年，返回器就是我一天天看着研制完成的。”他也感慨工作节奏很快，即使自己老家在与北京接壤的河北香河，一年也只回了两趟。 
试验队员乘运输机“护送”返回器回北京 探月新开始 经过回收试验队两个多小时的处置后，返回器披上“星衣”，被直升机吊运至朱日河机场进行后续处置，并将乘运输机飞回北京，交付五院。 11月1日在中国航天史上是个好日子。神舟八号载人飞船在2011年11月1日成功发射，中国成为世界上第三个独立完全掌握空间自动交会对接技术的国家；3年后的同一天，探月工程三期再入返回飞行试验任务圆满收官，探月工程三期在2011年经国务院正式批复立项之后收获了第一次成功，离2020年前依次完成绕月探测、落月探测和无人采样返回探测的总目标又迈进了一步。 刚回家的返回器在晨晖下“露面”几小时后，又渐渐消失于人们的视线里。而在几千公里外的太空，以嫦娥二号卫星平台为基础进行适应性改进设计的服务舱，将迎来新的拓展任务——为计划在2017年发射的嫦娥五号探测器再“探一探去路”。 两者曾携手穿行于地月间，如今一去一回，后会无期。著名的Suede乐队曾这样唱到：“The stars that shine in the open sky will say:“everything will flow。”（天空中的闪亮繁星在诉说，一切终将逝去）。但逝去，也意味着新的开始。（陈立 摄文） |
