星河耿耿，銀漢迢迢。經過23個晝夜、76萬公裡飛行，嫦娥五號帶著月球“土特產”完美結束奔月之旅。在這場包含11個重大階段和關鍵步驟的接力跑中，回收分系統主任設計師榮偉團隊承擔最後一棒，是確保月球樣品能夠成功“送達”的關鍵環節，也是嫦娥五號任務成敗的最終標誌。12月19日，榮偉接受深圳特區報-讀特客戶端獨家專訪，揭秘“護送”嫦娥五號“回家”背後的艱辛。
榮偉是中國航天科技集團有限公司五院508所航天器回收著陸領域專家。作為我國唯一從事航天器回收著陸技術研究的專業單位，508所圓滿完成了神舟一號至神舟十一號飛船回收著陸任務，已護佑11名航天員安全回家。
嫦娥五號回收分系統主任設計師榮偉
“返回器打開降落傘的一瞬，真想跳起來歡呼”
“12月16日上午，我來到北京航天飛行控制中心。嫦娥五號就要返回了，我必須守在自己的崗位上。沒想到無論是探月工程三期總設計師胡浩，探測器系統總指揮、總設計師楊孟飛院士，還是其他兄弟單位的同事，遇到我說的第一句話都是‘怎麼樣？最後就看你的了！’成了大家關注的焦點，我的心裡一下子有點緊張了。”談起那一天，榮偉難掩激動。
嫦娥五號作為中國航天複雜度最高、技術跨度最大的一次任務，攜帶月球樣品安全回家更是難上加難。在返回過程中，平安回到地球是最後一步，也是非常關鍵的一步，如何才能平穩著陸？怎樣確保萬無一失？這是榮偉和他的團隊十年來反覆思考、驗證的問題。
想到落月、採樣、起飛、交會對接，嫦娥五號返回前的每一步都表現得非常完美，如今最後一棒即將傳到自己團隊的手裡，萬一出現問題怎麼辦？榮偉也漸漸感受到壓力越來越大。16日下午榮偉把自己關在辦公室裡，靜靜地進行了覆盤。仔細回顧了整個過程，之後他心裡踏實了許多，對這次任務也是“非常有把握”。
晚上，在飛控中心的屏幕前，看到嫦娥五號返回過程中的一系列數據，榮偉更有信心了，就像他回答同事的提問那樣：“沒問題”。
“我們在設計中綜合考慮了各種不確定性因素。” 榮偉舉例說，在防熱能力方面，嫦娥五號返回器以第二宇宙速度返回，經過大氣層的過程中，溫度會超過1000度，到2000多度都有可能。根據對防熱的需求不同，返回器不同部位採用了不同的防熱材料。“雖然這部分工作不是我們主負責，但我們不能不考慮防熱措施，包括耐高溫的材料，萬一系統防熱面臨更大挑戰，我們也要確保能夠開傘。這次的數據就顯示，嫦娥五號返回前溫度與嫦娥五號飛行試驗器返回前相比高了20多度，但因為我們有餘量設計，就沒問題。”
提到開傘，特別是開傘姿態，榮偉的臉上馬上露出了更加滿意的笑容。本來總體設計提供給回收系統開傘時的姿態條件一直都是很不錯的，但考慮到嫦娥五號返回器以第二宇宙速度進入地球大氣層，並將以半彈道跳躍式返回時可能存在著較多的不確定性因素，榮偉帶領團隊在進行開傘設計時，沒有侷限於總體提供的開傘姿態等條件，而是進行了能夠適應更加嚴苛的開傘條件設計。在研製過程的後期，經過大量的仿真分析和試驗後，發現實際的開傘姿態條件大大超出了預期。當相關單位的設計師懷著忐忑不安的心情，詢問榮偉新的開傘條件是否可以接受時，榮偉全面掌握了具體情況和相關實際技術指標後，拍著胸部說：“沒問題，放心！”因為榮偉和團隊在研製過程中開展的試驗驗證中就已涵蓋了所需的條件。正是因為有了這種全局性的設計考慮，才避免了方案的重新設計。
“現在回想起來，我認為比較滿意的就是較多地考慮了不確定性因素，重視餘量設計，確保成功返回。”榮偉說。
12月17日凌晨1時33分，嫦娥五號進入地球大氣層，降至距地面約11公裡高度時，返回器打開降落傘。“在飛控中心的屏幕上看到返回器主傘一打開，我整個人一下子放鬆下來，當時我真想跳起來歡呼！”走出飛控中心，榮偉長長地出一口氣，看著周圍的工作人員投來吃驚又理解的目光，榮偉知道自己“真的太激動了”。
嫦娥五號回收分系統主任設計師榮偉和團隊。
沒有先例可循，自主創新攻關打了個漂亮的“太空水漂”
回程路上，嫦娥五號打了個漂亮的“太空水漂”，安然落地。
嫦娥五號半彈道跳躍式再入返回模擬動圖
“這是個比喻，它的術語就是前面提到的‘半彈道跳躍式返回’。”榮偉解釋說，嫦娥五號返回器的再入軌道設計為跳躍式軌道，其飛行過程要經歷二次再入。第一次再入，從返回器進入大氣層下降至約60公裡高度後還要跳出大氣層，之後第二次再入。和小時候用瓦片對著河水玩打水漂的遊戲很像，所以稱為“打水漂”。
之所以採用打水漂的方式，主要是返回器月地返回後，再入速度很大，為了更充分地利用大氣層的減速效果，採用跳躍式返回，從而減小對返回器防熱、過載的相關需求。而半彈道式再入，通過控制飛行姿態，使得返回器還具有一定的機動能力，可以減小返回器的落點偏差。
作為首次探月返回任務，以第二宇宙速度進行跳躍式再入返回，國際上並沒有先例可循。這種返回方式，與返回衛星、神舟飛船等採用的第一宇宙速度近地返回相比，氣動問題更加複雜，再入熱環境條件更為嚴酷，對氣動數據的精準度要求更為苛刻。
早在2011年國家探月工程三期任務正式進入工程研製實施階段時，508所便迅速組建了回收分系統研製團隊，榮偉被任命為主任設計師。他一上任便迅速組織研製隊伍，以老帶新，進行技術攻關。
“現在大家看到的探月工程返回器和神舟飛船的返回艙雖然在外形結構上非常相似，但是在設計之初卻有很多難題困擾著我們。”榮偉說，一方面是與神舟飛船類似結構的一些設計，採用等比例縮小之後的試驗過程中，總是不能使開傘過程達到最滿意的效果；另一方面是在其他型號尺寸的降落傘研製上的經驗，應用在返回艙項目上，也並沒有達到理想的效果。
榮偉從理論入手，進行大量的推導，創造性地提出非均衡開傘載荷設計方法，研究降落傘尺寸效應機理，解決了降落傘系統輕量化設計難題，填補了降落傘尺寸效應機理國內外研究空白。針對適用於深空探測返回任務的輕量化回收系統設計難題，榮偉提出了兩級減速多目標優化和自適應平衡彈蓋拉傘方法，解決了開傘可靠性、艙傘穩定性等系統設計難題，圓滿完成了初樣技術攻關工作。
兩朵美麗的“傘花”護送“嫦五”平穩落地
嫦娥五號的降落傘也是這次探月任務的一個亮點，但因為是在夜間，所以沒有看到。如果是在白天，兩朵紅白相間的“傘花”在藍天的背景下綻放，效果不亞於大片。
嫦娥五號回收分系統空投試驗降落傘。
“我們此次採用的是非常規的兩級傘方案，先開一個減速傘，穩定降落姿態，為主傘創造良好的開傘條件，減速傘分離時會拉出主傘，使返回器以不大於每秒13米的速度安全降落。 ”榮偉介紹。
他說，降落傘的傘型選擇與設計需要根據任務特點來確定。嫦娥五號的減速傘為帶條傘，它的結構透氣量較大，看上去“帶條、縫隙”多一些，帶條傘強度較高，穩定性好，適合高速下開傘；主傘為環帆傘，結構比較緊湊、緻密，“縫隙”少一些，環帆傘阻力系數大，減速效果更明顯，防撕裂能力強。事實上嫦娥五號回收系統還有一個“匠心”設計——艙蓋傘，只有1平方米多點，用於傘艙蓋減速，這樣有利地規避了傘艙蓋彈開後與減速傘、主傘發生碰撞的可能。
榮偉說：“嫦娥五號的主傘面積只有50平方米，摺疊起來和普通雙肩書包差不多大。減速傘只有2平方米。雖然不像神舟十一號飛船降落傘是1200平方米的‘大塊頭’。嫦娥五號的降落傘可以說是‘個頭小能量大’。”
降落傘綻放的那一刻如同花開，最美。為此，榮偉特地向記者介紹了兩級開傘的過程，傘艙蓋先是將艙蓋連接帶拉起，再拉出整個減速傘傘包和傘包外的部分減速傘吊帶，然後減速傘傘包解除封包，相繼拉出減速傘和艙蓋傘，艙蓋傘充氣張滿對傘艙蓋進行減速，減速傘也充氣張滿則對返回器進行減速，減速傘按程序工作一定時間後，與返回器分離同時拉出主傘，充氣。有條不紊，任務完成。降落傘經歷再入過程中和開傘後各種氣動環境及自然環境的歷練，將返回器和樣品平安帶回地球家園。
榮偉還透露，嫦娥五號的降落傘的製作工藝非常嚴格，每個針腳都要經過嚴格的“質檢”，以保證降落傘具備最佳性能。
航天科技創造美好生活，航天器回收著陸技術也在不斷走進民生。這些“高高在上”的航天科技已經有了“接地氣”的應用，比如在慶祝新中國成立70週年閱兵活動中，空中護旗梯隊的三架直-8直升機懸掛的黨旗、國旗、軍旗，在高空快速飛行中毫髮無損；2019年國慶節天安門廣場70個紅彤彤的大型充氣燈籠，飄立在空中紋絲不動，為國慶70週年添彩增輝。
“國之所需，行之所向。”談及未來工作，榮偉說，我國現在已經成為世界上第三個能夠從地外天體採樣返回的國家，但後續的任務還任重道遠，火星探測器還在奔火的路上，明年空間站任務也異常繁重，探月工程後面的工作也已經啟動，中國航天人將繼續弘揚探月精神，一步一個腳印開啟星際探測新徵程，向著宇宙深處，再出發。
轉載請超鏈接註明：頭條資訊 » 嫦娥五號“帶貨回家”之路經歷了什麼？讀特獨家揭秘
免責聲明
：非本網註明原創的信息，皆為程序自動獲取互聯網，目的在於傳遞更多信息，並不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責；如此頁面有侵犯到您的權益，請給站長發送郵件，並提供相關證明(版權證明、身份證正反面、侵權鏈接)，站長將在收到郵件24小時內刪除。