嫦娥五号平安回家

    自从2020年11月24日发射以来，嫦娥五号经历了地月转移、近月制动、环月飞行、月面软着陆、月球采样、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、月地转移、再入地球等环环相扣的太空旅程，终于在12月17日1时59分，于内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，安全回家。

    回家之旅，嫦娥五号经历了哪些？谁在为它保驾护航？

天外：“打水漂”进入大气层

    嫦娥五号再入地球，采用的方案叫“半弹道跳跃式”，俗称“打水漂”。为什么要“打水漂”进入地球？

    原来，嫦娥五号从月球返回进入地球，速度达到11.2千米/秒，接近第二宇宙速度。与之相比，从地球轨道进入地球，速度为7.9千米/秒（即第一宇宙速度）。在如此高的速度下，嫦娥五号穿过大气层进入地球，受到的力和热的影响可想而知。

    “采用跳跃式，通过两次再入地球，增大航程增加再入时间，使得力的冲击降低，热的影响也降低。”国家航天局探月与航天工程中心副主任、探月工程三期副总设计师、嫦娥五号任务新闻发言人裴照宇解释。

    此外，裴照宇解释，采用半弹道式，就是以初始的再入速度、姿态、再入角等作为再入的初始条件，通过升力控制实现对飞行轨迹的航向控制和俯仰控制，这样就可以更准确地落在预定着陆地点。所以，半弹道跳跃式再入解决了落点精度问题和再入过程的力的影响、热的影响问题。

    “我们平时都玩过打水漂，用一个片石打在水面上，在进入水面之后，片石会弹起，然后重力又会让它再一次进入水面以下。”裴照宇说，嫦娥五号返回器也大概是这个过程，它第一次进入大气后，大气会给它提供一定升力，使返回器又从大气层中出来，进入到大气层外，然后重力又会使它再次进入大气层，这就是我们所说的“打水漂”。

地面：搜索难度比搜索神舟飞船返回舱时大

    “打水漂”的返回方式让嫦娥五号可以更安全地着陆，但这个操作的控制难度非常大，导致返回器着陆和回收区的范围也增大。“嫦娥”降落的四子王旗着陆场，曾多次执行神舟飞船返回舱搜索回收任务。与神舟飞船相比，嫦娥五号返回器的体积只有飞船返回舱的约1/7，着陆面积却是神舟飞船的16倍，搜索难度要大得多。

    担负此次搜索任务的是中国酒泉卫星发射中心搜索回收分队，他们事先进行了多次贴近实战的训练演练。搜索人员还从技术上采取了很多措施，比如将雷达的测量数据经过处理送到直升机和搜索车辆上，引导直升机和车辆搜索接近返回器。

    四子王旗着陆场区地势广阔，气候变化莫测。如果返回器着陆当天遭遇降雪天气，空中搜索分队直升机很有可能无法起飞实施搜索救援。为了给上级指挥决策提供精准的气象数据支持，酒泉卫星发射中心气象分队结合近30年的历史资料，重点对西伯利亚寒流影响、降水量等重要指标进行监测。

    除了降雪天气，能否准确预测风向和风速，对搜索工作影响极大。如果风速过大，返回器极有可能飘出指定着陆区域，增加搜救难度。“由于风力对降落伞的影响，返回器可能会偏移几十甚至上百千米。我们要随时根据风力和风向变化情况，通过计算，形成上报结论，确保指挥部形成一个较为精准的落点预报。”据酒泉卫星发射中心气象室副主任康林解释。

    为了保障好此次任务，气象分队提前3个月进驻着陆场区，每天24小时不间断观测地面至高空25千米的温度、湿度、压力、风向、风速等气象数据，每日零点释放高空探测气球。

空中：天链二号01星提供信息传输支持

    记者从北京空间信息传输中心了解到，在此次着陆场搜救任务中，天链二号01星建立起搜救空中分队通信直升机与北京航天飞行控制中心的信息传输链路，实现了图像、话音、调度等业务数据的实时传输，为搜救任务圆满成功奠定坚实基础。

    在此次任务前，北京空间信息传输中心根据着陆场指挥部安排，通过手动输入嫦娥五号理论着陆坐标点进行相关状态配置，配合进行了多次着陆场任务演练，并提前加载任务操作计划，设置初始指向经纬度等相关参数。

    据任务总体工程师秦铭介绍，在搜救人员登机之前，他们的通信操作岗位已经根据调度指挥口令开通直升机调度，在搜救任务过程中，我们则要监视链路保持情况，仔细观察光学吊舱图像传输情况。岗位人员必须足够认真细致，根据直升机的实时位置，来判断是否需要调整天线指向，确保搜救信息传输畅通。

    “23天前，我们也是在这个大厅通过天链卫星为长征五号遥五运载火箭提供天基测控服务，顺利将‘嫦娥’送出去之后，我们也要圆满地将她迎回来。”此次任务的调度指挥高泉说。

海上：远望3号护送“嫦娥”穿越“黑障区”

    除了天上和地面，海上也有人在为“嫦娥”回家保驾护航。嫦娥五号返回器高速进入大气层时，会与大气摩擦进入“黑障区”（飞行器以很高的速度返回大气层时，在一定高度区域与地面的通信联络会中断，这个中断联络的区域就是黑障区）。这时，远在印度洋的中国卫星海上测控部所属的远望3号船承担了遥测、外测、光学测量服务。

    据远望3号船总调度员张炜介绍，远望3号船S频段统一测控设备在返回器进入“黑障区”前短暂的100秒窗口内第一时间发出调姿指令；光电经纬仪承担了返回器光学跟踪任务，直观的提供了返回器飞行影像信息；单脉冲雷达主要负责返回器“黑障区”外测任务，为全区提供可靠的测量数据，是返回器进入大气层接力测控的“第一棒”，也是整个测控支持系统中的重要环节。

    专家解释，返回器在“黑障区”中只能通过船载单脉冲雷达和光电经纬仪进行捕获跟踪，看似只有短暂的3分钟，但测控的难度超乎想象。

    “光学跟踪设备好比用肉眼通过望远镜寻找天空中高速飞行的流星，捕获难度很大。而船上搭载的单脉冲雷达搜索波束比较窄，加上返回器上无天地应答信号，雷达需利用等离子壳反射信号进行跟踪，等离子壳表面非常不规则，反射信号起伏非常巨大，这些都给目标搜索捕获及稳定跟踪带来了巨大挑战。我们的科技人员顶住压力，圆满完成了所有步骤，为任务的圆满成功作出了应有贡献。”中国卫星海上测控部总体技术室工程师王二建说。  

    （本报记者 陈海波 本报通讯员 常艳玲 高 超）

    （相关报道见8版）