1、嫦娥五號探測器圓滿完成我國首次地外天體採樣返回任務
記者從國家航天局獲悉，北京時間12月17日1時59分，探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸，標誌著我國首次地外天體採樣返回任務圓滿完成。
凌晨1時許，北京航天飛行控制中心通過地面測控站向嫦娥五號軌道器和返回器組合體注入高精度導航參數。此後，軌道器與返回器在距南大西洋海平面高約5000公裡處正常解鎖分離，軌道器按計劃完成規避機動。
凌晨1時33分，嫦娥五號返回器在距地面高度約120公裡處，以接近第二宇宙速度（約為11.2千米/秒）高速進入地球大氣層，實施初次氣動減速。下降至預定高度後，返回器向上躍出大氣層，到達最高點後開始滑行下降。之後，返回器再次進入大氣層，實施二次氣動減速。在降至距地面約10公裡高度時，返回器打開降落傘完成最後減速並保持姿態穩定，隨後在預定區域平穩著陸。負責搜索回收任務的測控與回收系統技術人員及時發現目標，有序開展回收工作。
按計劃，回收後的嫦娥五號返回器在完成必要的地面處理工作後，將空運至北京開艙，取出樣品容器及搭載物。國家航天局將擇機舉行交接儀式，正式向地面應用系統移交月球樣品，我國首次地外天體樣品儲存、分析和研究相關工作也將隨之啟動。
嫦娥五號探測器於11月24日在中國文昌航天發射場發射升空並進入地月轉移軌道。探測器實施2次軌道修正、2次近月制動，順利進入環月圓軌道。此後，探測器經歷組合體分離、環月降軌及動力下降，著陸器和上升器組合體於12月1日在月球正面預選區域著陸並開展採樣工作。12月3日，上升器點火起飛、精準入軌，於6日完成與軌道器和返回器組合體之間的交會對接及樣品轉移，此後按計劃分離並受控落月。12月12日至16日，軌道器和返回器組合體在完成2次月地轉移入射、2次軌道修正後，返回器於12月17日與軌道器分離並重返地球。
國家航天局專家表示，嫦娥五號探測器在一次任務中，連續實現我國航天史上首次月面採樣、月面起飛、月球軌道交會對接、帶樣返回等多個重大突破，為我國探月工程「繞、落、回」三步走發展規劃畫上了圓滿句號。同時，嫦娥五號任務作為我國複雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，成功實現了多方面技術創新、突破了一系列關鍵技術，對於我國提升航天技術水平、完善探月工程體系、開展月球科學研究、組織後續月球及星際探測任務，具有承前啟後、裡程碑式的重要意義。
2、嫦娥五號如何回家？「打水漂」半彈道跳躍式返回
嫦娥五號回家的過程是怎樣的呢？嫦娥五號探測器副總指揮張玉花早前向本報記者介紹說，嫦娥五號返回器與軌道器分離後，軌道器進行規避機動，返回器則要經歷慣性滑行、地球大氣再入、回收著陸三個階段完成最後的降落。返回器首先以第二宇宙速度衝向地球，在進入地球大氣後，通過半彈道跳躍式再入返回技術重新跳出大氣層，再以第一宇宙速度進行降落，最終返回器打開降落傘，降落在預定地點。
張玉花介紹說，當返回器帶著樣品返回的時候，在地球引力的作用下，返回器可以達到第二宇宙速度，也就是11.2公裡/秒。如果繼續以這樣的速度返回地球，返回器和樣品要承受高溫和過載等多重挑戰。所以為了保證它們的安全，嫦娥五號採用跳躍式的再入方式返回地面。實際上，早在2014年，我國曾成功完成了探月工程三期再入返回飛行試驗。作為嫦娥五號任務的開路先鋒，為嫦娥五號的返回奠定了技術基礎。但對嫦娥五號任務而言，返回途中也將面對很多新挑戰。
返回器組合體這次返回，和去的時候有所不同，不會實行近地制動，也就是不減速，直接拋出返回器，以11.2公裡/秒的第二宇宙速度衝向大氣層。嫦娥五號去程時有近月制動環節，就是快到月球時，採用發動機反向噴射原理減速，「踩剎車」。這樣月球引力就能捕獲嫦娥五號，使其進入環月軌道，繞著月球飛行。當然，如果嫦娥五號返回器返回地球也用這種方式，那自然是最保險的。但這樣，在發射階段，嫦娥五號勢必就要攜帶更多的燃料，而且還要帶回來用於近地制動使用。這樣，嫦娥五號自重就不止8.2噸了。要知道，這次任務為了給嫦娥五號減重，科研人員可是花了大力氣的。
嫦娥五號採用半彈道彈跳式返回地球，可以省很多燃料，但風險和挑戰也會增加不少。這種方法實際上有點像「打水漂」。就是讓返回器先是高速進入大氣層，再藉助大氣層提供的升力躍出大氣層，然後以第一宇宙速度進入大氣層，返回地面。到達一定高度後，由於地球引力作用，返回器會以自由落體方式重回大氣層，等到返回器的速度減到第一宇宙速度，返回器所面臨的過載和高溫等就會小一些。
但這對地面控制技術要求非常高。必須精準地控制進入地球大氣層的角度，如果角度過大，返回器就飄不起來，會像「打水漂」石子角度過大就會一頭扎入水底，起不到「打水漂」的效果，如果返回器速度過快，就會在大氣層燒毀或地表墜毀；而如果角度過小，返回器「漂」得太遠，就回不了地球了。
當返回器帶著月壤，從38萬公裡遠的月球風馳電掣般向地球飛來，這時它的飛行速度是接近每秒11公裡的第二宇宙速度，而一般從近地軌道返回的太空飛行器速度大多為每秒8公裡的第一宇宙速度。可別小看了這每秒3公裡的差距，因為，就好像扔石頭，同樣一塊石頭，從一層樓扔下來的速度和從十幾層樓扔下來速度肯定不一樣。同理，太空飛行器從數百公裡高的近地軌道返回和從38萬公裡遠的月球返回必然不同，且差距巨大。一旦速度過猛，返回器一頭撞向地球，後果不堪設想，必須讓返回器減速飛行。為此，航天科技集團五院嫦娥五號探測器的設計師們創新提出了半彈道跳躍式再入返回技術方案，就像在太空打水漂一樣，整個再入返回過程就是讓返回器先是高速進入大氣層，再藉助大氣層提供的升力躍出大氣層，然後以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面。整個過程環環相扣，在15分鐘內完成，以確保嫦娥五號能安全順利地降落在四子王旗著陸場。
因為月球沒有大氣層，無法利用大氣層減速，使用火箭發動機反推減速是必須的。從另一個方面講，使用火箭發動機反推減速需要消耗燃料，就需要火箭在發射的時候攜帶更多的燃料，這無疑給火箭增加了負擔，降低了有效載荷的重量。早在2015年我國就進行了「嫦娥五號再入返回飛行試驗器」，提前成功進行了高速返回測試，為確保本次嫦娥五號任務順利實施和探月工程持續推進奠定了堅實基礎。但由於本次是攜帶樣品返回，和之前的載入返回過程還是有所不同。當嫦娥五號返回器降低到一定高度，速度達到開傘的條件後，降落傘展開進一步降低其速度，並最終安全落地。
3、為何選擇在四子王旗著陸？
嫦娥五號返回器的體積只有神舟系列飛船返回艙的1/7，落區範圍（著陸面積）卻是後者的16倍。除了嫦娥五號之外，此前我國神舟系列載人飛船也都選擇在內蒙古四子王旗著陸場著陸。
四子王旗著陸場位於內蒙古草原中部，作為我國神舟飛船主著陸場，素有「神舟家園」的美譽。四子王旗海拔1000米到1200米，屬沙質草原，地勢平坦開闊，沒有大的河流湖泊，屬中溫帶大陸性氣候，全年乾燥少雨，空氣能見度高。這一地區以畜牧業經濟為主，牧民基本定居，大多孤門獨戶，人煙稀少，每平方公裡人口不超過10人，房屋和高大樹木佔地面積遠小於草地總面積的千分之一。因此，非常適合作為返回器著陸場。
為了保障嫦娥五號圓滿返回，嫦娥五號返回器氣象分隊提前3個月進駐著陸場區，24小時不間斷觀測溫度、溼度、氣壓、風向、風速等，每日零點釋放高空探測氣球。因為嫦娥五號返回器採用半彈道跳躍式即「打水漂」返回方式，這種返回方式控制難度非常大，回收區的範圍也特別大。加上嫦娥五號著陸範圍現在已是在冰天雪地，當日最低氣溫達到零下10攝氏度以下，在這樣寒冷的深夜尋找如此小的目標，難度非常大。為此，搜索回收分隊組織了多次貼近實戰的訓練演練，因為夜間搜索對車輛照明要求較高，搜索回收分隊還對車輛安裝了專門的探照燈。空中分隊、地面分隊同時行動，雷達測量數據實時送到直升機和搜索車輛上，引導直升機和車輛搜索接近返回器。
4、嫦娥五號回家時間軸：
12月2日22時，經過約19小時月面工作，嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣，並按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。
12月3日23點10分，嫦娥五號上升器搭載著從月球採集的樣品從月面順利起飛並成功進入月球軌道，完成了我國探測器首次在地外天體起飛。
12月6日5時42分，嫦娥五號上升器成功與軌道器和返回器組合體交會對接，並於6時12分將樣品容器安全轉移至返回器中，實現我國首次月球軌道無人交會對接與樣品轉移。
12月12日9時54分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體經歷了約6天的環月等待，實施了第一次月地轉移入射，從近圓形軌道變為近月點高度約200公裡的橢圓軌道。月地轉移入射的主要目的是通過月球軌道上的軌道機動，使軌道器和返回器組合體進入月地轉移軌道。
12月13日9時51分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體實施第二次月地轉移入射，在距月面約230公裡處成功實施四臺150牛發動機點火，約22分鐘後，發動機正常關機。根據實時遙測數據監視判斷，軌道器和返回器組合體成功進入月地轉移軌道。
12月14日11時13分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體上的兩臺25牛發動機工作約28秒，順利完成第一次月地轉移軌道修正。
12月16日9時15分，嫦娥五號軌道器和返回器組合體上兩臺25N發動機工作約8秒鐘，順利完成第二次月地轉移軌道修正。
12月17日1時59分，探月工程嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸，標誌著我國首次地外天體採樣返回任務圓滿完成。
廣州日報全媒體文字記者 肖歡歡 通訊員 葉雨恬、段遜
廣州日報全媒體圖片記者 肖歡歡 通訊員 葉雨恬、段遜
廣州日報全媒體編輯 蘇琬茜