2020年12月17日1時59分，由航天科技集團五院抓總研制的嫦娥五號的返回器在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域成功著陸，標志著我國首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。這是人類探月歷史60年來由中國人書寫的又一壯舉，也是人類時隔44年再次從月球帶回月壤，標志著我國探月工程“繞、落、回”三步走收官之戰(zhàn)取得了圓滿勝利，寰宇振奮，舉世同祝！
中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平代表黨中央、國務(wù)院和中央軍委祝賀探月工程嫦娥五號任務(wù)取得圓滿成功的賀電。賀電全文如下：
探月工程任務(wù)指揮部并參加嫦娥五號任務(wù)的全體同志：
欣聞探月工程嫦娥五號任務(wù)取得圓滿成功，我代表黨中央、國務(wù)院和中央軍委，向你們致以熱烈的祝賀和誠摯的問候！
嫦娥五號任務(wù)作為我國復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程，首次實現(xiàn)了我國地外天體采樣返回。這是發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢攻堅克難取得的又一重大成就，標志著中國航天向前邁出的一大步，將為深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的科學(xué)認知作出貢獻。對你們的卓越功勛，祖國和人民將永遠銘記！
人類探索太空的步伐永無止境。希望你們大力弘揚追逐夢想、勇于探索、協(xié)同攻堅、合作共贏的探月精神，一步一個腳印開啟星際探測新征程，為建設(shè)航天強國、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興再立新功，為人類和平利用太空、推動構(gòu)建人類命運共同體作出更大的開拓性貢獻！
習(xí)近平
2020年12月17日
航天科技集團五院嫦娥五號探測器研制團隊，面對關(guān)鍵技術(shù)多、任務(wù)難度大、實施風(fēng)險高等難題，以強烈的責任感和使命感，不斷開拓創(chuàng)新、攻堅克難，用圓滿成功為航天事業(yè)再立新功。
實現(xiàn)太空“打水漂”
嫦娥五號返回器從月球飛回來的速度是接近每秒11.2公里的第二宇宙速度，高速進入大氣層時將劇烈摩擦產(chǎn)生高溫，熱量急劇提升為航天器返回帶來巨大挑戰(zhàn)。因此，嫦娥五號安全順利返回地球首先要解決的是減速問題。
▲嫦娥五號半彈道跳躍式再入返回模擬動圖
五院所屬總體設(shè)計部的軌道設(shè)計師們決定借助地球大氣層這個航天器再入返回的天然屏障，通過空氣摩擦產(chǎn)生的阻力實現(xiàn)減速目的，并提出了一個大膽的方案——半彈道跳躍式再入返回，就像在太空中“打水漂”。返回器先是高速進入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后再以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面，整個過程環(huán)環(huán)相扣。
飛行“打水漂”過程都是由五院所屬的502所為嫦娥五號配備的智能自主的GNC系統(tǒng)在控制。為了保證嫦娥五號任務(wù)這最后一關(guān)中返回器能“順利跳起，準確著陸”，502所科研人員面對挑戰(zhàn)勇于承擔，從方案到單機、再到軟件，攻克了一系列攔路虎，并在返回器GNC系統(tǒng)的研制過程中先后完成了無以計數(shù)的模擬飛行試驗，模擬了上百萬條飛行路線，雖然返回器最終的飛行軌跡不是和那百萬條中的任一條相同，但也是無出其右。
創(chuàng)新氣動設(shè)計
作為返回器熱防護、GNC以及回收等分系統(tǒng)設(shè)計與仿真的重要輸入，氣動技術(shù)研究工作的全面性和正確性也是返回器成功實施跳躍式高速再入返回的關(guān)鍵。返回器高速再入導(dǎo)致復(fù)雜流動效應(yīng)影響增大，各種復(fù)雜流動效應(yīng)將對返回器氣動力、熱特性產(chǎn)生巨大影響；其次，由于跳躍式再入，燒蝕、燃料消耗等各種因素使得二次再入地球大氣的外形適應(yīng)不確定性增加；再有一點，由于輕小型化要求，探月三期返回器尺寸比國內(nèi)外任何一種半彈道式再入飛行器都要小很多，尺寸的減小和質(zhì)量的降低可能導(dǎo)致返回器飛行穩(wěn)定性下降，對氣動特性預(yù)估準確度等方面也提出了更高的要求。
▲嫦娥五號返回器再入大氣模擬圖
面對種種困難，總體設(shè)計部氣動團隊并沒有退縮。經(jīng)過一輪輪研究討論，一次次分析計算，有針對性的技術(shù)攻關(guān)與試驗驗證，最終完成了輕小型半彈道跳躍式深空高速再入返回器的氣動外形設(shè)計和氣動特性研究，突破了多項關(guān)鍵技術(shù)，填補了多項國內(nèi)空白，并在探月三期再入返回飛行試驗器任務(wù)中得到了有效驗證，為嫦娥五號任務(wù)圓滿成功立下了汗馬功勞。
巧妙設(shè)計“防熱神器”
探測器返回途中的另一個攔路虎就是溫度。為此，總體設(shè)計部防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計團隊為探測器巧妙設(shè)計了一件“貼心防熱衣”。首先，針對月球軌道返回熱環(huán)境、空間環(huán)境和重量的要求，提出了不同部位耐燒蝕和隔熱的具體需求與指標，從33種新研材料中篩選出了7種防熱材料，完成了防熱材料的布局和局部防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了我國由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱結(jié)構(gòu)設(shè)計的跨越。其次，提出了三維傳熱燒蝕分析方法，實現(xiàn)了用全面的局部燒蝕試驗代替整器燒蝕試驗，為任務(wù)的成功奠定了基礎(chǔ)。
▲嫦娥五號探測器
在嫦娥五號探測器眾多關(guān)鍵技術(shù)中有一項令人拍案贊嘆的技術(shù)，讓返回器在遙遠的旅程中成功抵抗溫差高達幾百度的宇宙環(huán)境和燒蝕環(huán)境，這就是五院總體設(shè)計部熱控設(shè)計師們攻克的異構(gòu)式環(huán)路熱管熱控技術(shù)?？蓜e小看這套小小的環(huán)路熱管，它可是返回器可調(diào)節(jié)熱導(dǎo)的“熱開關(guān)”，是針對返回器再入大氣前大熱耗散熱需求與再入過程中隔絕燒蝕高溫需求兩個相互矛盾的設(shè)計約束而專門設(shè)計的，有效解決了返回器再入大氣前的大熱耗散熱、熱導(dǎo)調(diào)節(jié)和再入過程中熱阻斷的技術(shù)難題。
別具匠心的降落傘
此次嫦娥五號任務(wù)，五院所屬的508所研制的回收系統(tǒng)發(fā)揮著“最后的關(guān)鍵作用”，承擔著月球“挖土”、“帶貨”任務(wù)接力的“最后一棒”。因此此次任務(wù)對回收系統(tǒng)的要求極為苛刻，一方面是此次成功帶回樣品要求回收系統(tǒng)的高可靠性，通過降落傘氣動減速裝置進一步將返回器的下降速度降低，確保攜帶所采集的月球樣品的返回器以規(guī)定的安全速度著陸在內(nèi)蒙古四子王旗；另一方面就是在滿足嫦娥五號探測器總體的各種約束條件下進行輕量化設(shè)計，可以用“克克計較”來形容。
▲嫦娥五號返回器降落傘打開模擬圖
嫦娥五號回收系統(tǒng)采用了非常規(guī)的兩級傘減速方案，即采用減速傘和主傘分別對返回器進行減速。其中主傘約為50平米，而減速傘則更小了，只有2平米。這個設(shè)計一方面是與返回器重量匹配的減速要求,另一面是返回器返回時的穩(wěn)定性要求等。除此之外，嫦娥五號降落傘還有一個匠心設(shè)計，那就是艙蓋傘，只有1平米，顧名思義，就是避免艙蓋打開后快速追上艙體影響主傘正常開傘而做的一個降低艙蓋飛行速度的設(shè)計。為了確保任務(wù)的成功，為了確?；厥障到y(tǒng)設(shè)計的可靠性，在整個研制過程中總共進行了近500次各種試驗的驗證。
熱烈祝賀嫦娥五號任務(wù)圓滿成功！
