航天器再入返回就像将地球往太空的单程票变为了地球与太空之间的往返票，而绕月再入返回就是一张往返于地球和月球的往返票。

目前，世界上只有美国和前苏联开展过航天器绕月再入返回试验。对于嫦娥五号试验器将要面临及发生的一切，我们有太多牵挂，也有太多期待。

初识再入返回

认识航天器绕月再入返回之前有必要先认识航天器再入返回，它是指航天器从地球发射进入太空，完成任务后再入到地球大气层并在地球上着陆，返回舱、航天飞机、弹道导弹等都是再入返回技术应用的代表。

航天器再入返回技术最早使用在探空火箭上，以再入防热技术、火箭回收技术和航空器回收技术为基础逐步发展形成。

作为航天发展的关键技术之一，航天器再入返回成为人类在太空探索中走得更远并实现往返地球所无法绕过的一道屏障。

上世纪40年代末，美国和前苏联通过地球物理探测火箭，将科学探测仪器和试验生物等发射到100公里以上的高度,然后回收到地面。上世纪50年代末，美国和前苏联开始了卫星返回技术的研究。此前，两国分别在导弹研制中解决了航天器高速再入返回的烧蚀防热和减速等难题。

1960年~1961年间，美国的发现者号卫星和前苏联的卫星式飞船先后成功地返回地面，这标志着航天器从近地轨道返回的技术基本成熟，这为载人航天的发展奠定了基础。1961年 4月12日，前苏联航天员加加林搭乘东方一号飞船遨游太空并成功返回，开创了人类载人航天的新纪元。

根据再入航天器在再入大气层后的气动特性的不同，再入航天器可分为三类：弹道式再入航天器、弹道-升力式再入航天器和升力式再入航天器，但不管采取何种气动特征，对于再入航天器而言，它要安全返回地球首先要解决的就是速度和温度两大难题。

航天器从近地轨道返回的再入速度在8千米每秒左右,从月球返回的再入速度接近11千米每秒，从行星返回的再入速度高达13～21千米每秒。

地球大气层是航天器再入返回的“最佳助手”，利用再入体自身阻力面积，通过与空气的摩擦产生的气动阻力可以实现减速的目的。经过几十年的发展，再入航天器也都是利用地球大气层这一天然条件，应用气动减速原理实现地面安全着陆的。

同时，当航天器与空气剧烈摩擦的时候，会造成航天器表面温度的急剧升高并传递到航天器内部，因此，做好防热就显得极其重要。

随着美苏对航天器近地轨道返回技术的日臻成熟，上世纪60年代开始，月球成为美苏太空角力的主战场，航天器从月球返回再入地球成为研究的重点，而这项技术也是人类要想在太空中走得更远并返回地球的重要支撑。

无法绕过的美苏

回顾人类航天发展，美国和前苏联是我们无法回避的两个国家，正是这两个国家的太空竞赛，无形中加快了人类航天事业发展进程，而航天器从月球再入返回正是两国冷战期间太空竞赛中的重要一环。

迄今为止，只有美国和前苏联实现了月球样品采集，并将样品成功送回地球。

前苏联是第一个掌握再入返回技术的国家, 也是首个掌握深空无人自动采样返回技术的国家。

1963年，前苏联制定了包括实现载人登月在内的月球探测计划，并制定了为载人绕月飞行提供技术基础的无人探测器计划，主要解决从月球返回地球技术、宇航员能否在近月空间生存等问题。

1968年，前苏联连续进行了3次月球返回再入试验，3月2日，前苏联了探测器4号开始验证月球返回技术，但在发射后探测器4号进入了日心轨道。9月14日发射的探测器5号首次完成了绕过月球后返回地球的飞行试验，但是，探测器5号并没有采用预定的跳跃式返回方式，而是采用弹道式再入大气层，最终溅落在印度洋。11月10日发射的探测器6号绕过月球后返回地球，并降落在前苏联境内，探测器6号采用跳跃式方式再入大气层。1970年10月20日，前苏联又发射了探测器8号，并在成功绕过月球后返回地球。

前苏联的探测器由返回器和仪器舱组成，总重约5.5吨，其中返回器重量超过3吨，返回器采用了与联盟号类似的大头朝前的球锥外形，再入方式采用半弹道、跳跃式，再入速度达到11千米每秒。

据统计，前苏联共有25颗探月卫星成功完成计划任务，其中月球系列和探测器系列进行了月球再入返回的试验，Luna系列进行了月球采样。1970年发射的Luna16开创了无人探测器自动挖取外星球岩石样品并自动返回地球的先河。

尽管美国掌握再入返回技术落后于前苏联，但是美国很快将再入返回技术应用于载人航天和深空探测研究，和前苏联不同，美国的月球再入返回试验直接跳过了无人阶段。

1961年，美国启动了人类航天发展史上具有划时代意义的阿波罗计划，旨在实现载人登月飞行和人对月球的实地考察，为载人行星飞行和深空探测进行技术准备，到1972年项目结束的11年间，美国共进行了6次载人登月。

作为阿波罗计划中的重要一环，是绕月之后返回地球。1965年，美国双子星座号飞船成功进行了半弹道式返回技术试验，大大提高了着陆精度，也为阿波罗号飞船月球返回技术奠定了基础。

迈出载人登月第一步的是1968年发射的阿波罗8号飞船， 阿波罗8号飞船在绕月飞行10圈后，安全地回到了地球，此后，美国又在1969年发射的阿波罗10号飞船中，再一次验证了绕月再入返回。值得注意的是，美国实施的是载人绕月返回，在阿波罗8号飞船任务中，并未携带登月舱，而在次年发射的阿波罗10号飞船中，首次将登月舱带入月球轨道进行测试。

阿波罗8号飞船和阿波罗10号飞船两次载人绕月飞行的成功，为美国阿波罗11号飞船完成人类首次登月奠定了坚实的基础。

阿波罗飞船由指令舱、服务舱和登月舱三部分组成，飞船长约18米，重约45吨，指令舱是飞船的控制中心，也将最终携带样品及航天员再入返回地球。阿波罗飞船采用半弹道、跳跃式的再入地球方式，利用自身滚转控制实现升力方向的控制，从而减小再入过载和气动加热。

一次成功的失败

在美国开展的航天器绕月再入返回试验中，阿波罗13号飞船的经历最具传奇色彩。

1970年，美国发射了执行第三次载人登月计划的阿波罗13号飞船，在飞船发射两天后，液氧贮箱爆炸起火，损坏了飞船上的氢氧燃料电池，登月舱成为了航天员的救生艇。

此时，飞船离地球已经30万公里，越过了地球引力界面，正在月球引力下往月球飞去。如果要返航，必须有足够大的火箭推力来克服月球吸引力，显然，登月舱难以胜任。

经过周密计算及模拟，地面科学家设计出一条最省燃料的返回轨道：让阿波罗13号飞船继续飞行，绕过月球后再启动登月舱发动机，以进入返回轨道。

当飞船距离月球27.6公里时，航天员启动登月舱下降发动机，飞船进入了环月轨道。在飞船转过月球后，再启动登月舱发动机进入了返回地球的轨道。

在进入地球大气层前，航天员启动了4个姿态控制火箭，使登月舱推着服务舱向前加速飞行。随后，航天员顺利完成服务舱与登月舱分离，乘坐登月舱降落在太平洋上。

虽然阿波罗13号飞船登月失败，但依靠人类的智慧和毅力，却奇迹般地将航天员营救回来，因此，这次飞行也被称为“一次成功的失败”。

这次试验的伟大在于，这是一次只会出现在预案里而绝不会进行真实试验的突发事件，但是在地面科学家和航天员的通力合作下，成功实现了预案目标，拯救了航天员。

航天器绕月再入返回技术是一个航天大国综合技术实力的体现，也是人类在深空探测中走得更远的重要技术支撑。当前，美国、俄罗斯、欧洲、日本等国家都在积极开展相应的研究。

我国探月工程在实现第一阶段发射月球探测卫星和第二阶段实施月球软着陆和自动巡视勘察探测的目标以后，开始转向第三阶段的月球样品的自动取样返同。

作为验证第三阶段目标是否能顺利实现的一次重要试验，嫦娥五号试验器将突破从近地空间以外的天体返回地球的技术,建立月球和地球之间往返通道,同时为我国载人登月甚至更远的深空探测奠定技术基础。（陈龙）