嫦娥五號成功回家啦！
12月17日1時59分，嫦娥五號的返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功着陸，着陸區大雪瀰漫，搜索回收團隊在第一時間找到了嫦娥五號，併成功裝車返回航天基地。
23天近77萬公里的行程，嫦娥五號工程圓滿成功，這是中國航天的一個里程碑，也意味着在目前的世界探月工程中，中國已經走在了最前列！
這是非常不容易的，如果從月球上抓把月壤再返回地球很簡單，那麼歐洲航天局就不會向中國要月壤，美國航天局也不會向中國祝賀，他們自己上月球抓一把土就可以了，畢竟求人不如求己。
所以，嫦嫦娥五號的技術足以讓國際社會尊重。這不僅體現在繞月對接階段，還體現在返回大氣層階段，稍有不慎，就會前功盡棄。因為對於太空旅行來説，任何失誤都是致命的，沒有60分，也沒有99分，只有0分和100分。
上月球難，從月球上回來更難，從月球上挖土並帶回地球難上加難。畢竟目前能發射探測器並從月球返回的國家，只有三個，其中的前蘇聯還不存在了。
嫦娥五號探測器月球着陸
要從月球上挖土並返回地球，有兩種方法，要麼是探測器直接降落月球表面，挖土後推進艙（服務艙）和返回艙組合體從月球表面起飛，然後繞月飛行在合適的時間返回地球。另一種方案就是讓軌道器和返回器組合體留在月球軌道，小質量的着陸器和上升器登陸月球，挖土成功後，上升器起飛，進行姿態控制後和軌返組合體對接。月壤轉移到返回器之後，上升器被拋棄，軌返組合體在合適的時機返回地球。
很明顯，美國的阿波羅登月和嫦娥五號都是採用的後一種方案。那麼，為什麼要採用這樣的複雜技術呢，前蘇聯的方案簡單可靠，為什麼不採用呢？
這是因為，只有後一種方案，才能攜帶更多的月壤返回地球。前蘇聯的方案把推進艙和返回艙帶着降落月球並從月球起飛，勢必會消耗大量燃料。因為推進艙裏裝着的，是返回38.44萬公里外的地球的燃料，質量肯定很大。而返回艙為了在進入大氣層後能隔熱飛行，外表面覆蓋有厚厚的隔熱材料，質量也很大，月球並非0重力，這些大質量的組成部分在降落月球和上升的過程中，勢必會消耗大量燃料，減小返回器的有效載荷。
而如果採用後一種方案，小質量的着陸器和上升器登陸月球，挖土後上升，並通過姿態控制和大質量的軌道器（裝有返回地球所需的燃料）返回器組合體對接，就能將燃料的消耗達到最小。
嫦娥五號上升器帶着樣品離開着陸器示意圖
當然，這種方案自然比前蘇聯的更難。因為月球軌道對接不同於地球，如果對接不成功，就會消耗更多燃料，而美蘇登月競賽，實際上就是火箭推力競賽，誰的推力更大，就可以把質量更大、攜帶燃料（推進劑）更多的探測器送上月球，自然也就可以攜帶宇航員和登月車登月。
説完了最難的繞月對接，以及為什麼要繞月對接，我們再來去看看返回階段。不同於宇航員從地球軌道空間站返回地球，從月球返回地球的軌返組合體的速度達到了第二宇宙速度，如果不減速，返回器在返回大氣層就會因為速度過快而變成流星，最終因速度過快與空氣摩擦生熱而融化。
阿波羅登月因為發射的火箭土星5號足夠大，總推力達3400噸左右，能將127噸的有效載荷送上近地軌道。所以返回器和服務艙攜帶的燃料足夠多，可以通過服務艙的反衝來減速，這也是筆者為什麼説登月實際上就是大推力巨無霸火箭的競爭的原因。而對於嫦娥五號來説，發射嫦娥五號的火箭推力800噸，軌返組合體+着上組合體重8.2噸，沒有富餘的燃料減速，只能另闢蹊徑。
嫦娥五號的返回艙採用了打水漂的技術來減速。嫦娥五號的返回器通過姿態控制，以一定的角度落入大氣層邊緣，因為激波阻力的作用，返回器會會大氣層彈起，然後再次落下，通過這兩次減速，嫦娥五號的返回器速度會從11公里/秒降低到幾公里每秒，最後進入降落到內蒙古。
可能之前關注過東風-17導彈的小夥伴會發現，這不就和高超音速飛行器的打水漂一樣嘛。是的，這充分説明，我國科學家已經掌握了大氣層邊緣打水漂的技術，當然，我們是和平利用這種技術。
打水漂是德國科學家桑格爾發現的，不過這種技術對於飛行器的末端控制很難，中國能讓嫦娥五號的返回器準點落入預訂的着陸區，可見功力深厚。
那麼，桑格爾彈道和大名鼎鼎的錢學森彈道有什麼不同呢？區別在於，前者在大氣層邊緣打水漂，而後者是火箭助推大氣層滑翔技術。錢學森彈道解決了打水漂難以控制末端着陸點問題，讓加速到高超音速的滑翔體飛行器直接在大氣層滑翔。只要解決了飛行器的耐熱問題，滑翔體飛行器就實現洲際機動，並且還難以定位和防禦。所以，桑格爾彈道對於航天器減速更適合，而錢學森彈道是遠程機動用的。
高端的設備，往往只用最樸素的保温方式
也正是如此，此次嫦娥五號工程的成功，自然也是實力的展示。嫦娥五號的返回器在着陸後，就被貼上保温層，因為裏面還有一些剩餘燃料，這樣可以防止燃料被凍住之後難以取出。
返回器層層包裹後，就被直升機調運到朱日和機場，筆者相信，一兩天之後，網友們就可以一睹月球“土特產”的風采，親眼看到來自月球風暴洋的月壤和月岩了。
最後，致敬嫦娥探月工程的所有科研工作者，沒有他們日日夜夜的付出，就沒有嫦娥奔月的成功！美國登月造假論肯定又熱了，想了解的朋友，可以翻看嫦娥5號歸期將至，美登月陰謀論再起，這些疑點能證明美國造假？一文，尊重科學，才能走得更遠！