外部几乎被烧得面目全非!嫦娥五号返回地球时,到底经历了啥?

不知道大家有没有看过嫦娥五号返回器着陆后的照片。说实话,第一眼看到那张图的时候我们整个人都愣住了——这还是出发时那个白白净净的家伙吗?浑身黑不溜秋,有些地方坑坑洼洼,压根认不出来了。

可能有人会担心是不是出了什么故障。真不是。这恰恰说明任务完成得漂亮。返回器之所以变"黑",是因为受到大气层剧烈摩擦产生的高温烧灼。看着吓人,但这其实是所有从太空高速返回地球的航天器都逃不掉的"劫难"。出现这种情况,跟两件事分不开:地球外面包裹着厚厚的大气层,返回器飞得又实在太快。

嫦娥五号是从月球回来的,月球离我们有三十八万公里远。返回器从月球飞回的速度接近每秒11.2公里的第二宇宙速度,远远超过从近地轨道返回的神舟飞船接近每秒7.9公里的第一宇宙速度。别觉得就差了每秒几公里,动能直接翻了一倍——执行地外考察任务的航天器返回时动能是同等重量环地航天器的两倍。动能越大,跟大气层摩擦产生的热量就越恐怖。

嫦娥五号返回速度极快,表面温度最高飙到了两千多摄氏度。什么概念?绝大多数金属在这个温度下直接就化了。返回器被裹在一团极高温的等离子体里,外面火光冲天,通信中断,进入所谓的"黑障区"。地面的人什么信号都收不到,只能干等。

那返回器怎么扛住的?靠的是科研人员从三十多种新研材料里层层筛选出的几种防热材料,完成防热材料布局与局部防热结构设计。这些烧蚀材料遇到高温就会升华、碳化、脱落,每脱落一块就带走大量热量。说白了,它们是在用"自我牺牲"的方式替返回器挡刀。材料脱落之后,原来白净的外壳自然就面目全非了。有些部位看着跟蜂窝似的,有些地方黑得像烧过的木炭。

还有一个特别精妙的设计值得好好聊聊——"太空打水漂"。

嫦娥五号返回器进入大气层后并不是一头扎到底。它先以接近第二宇宙速度冲进大气层完成初次减速,下降到预定高度后向上跃出大气层,到达最高点后滑行下降,之后再次进入大气层完成二次减速。就像石头在水面上弹一下,速度就掉一截。

这一跳的分寸极其关键。跳矮了返回器会摔碎,跳高了可能逃离大气层再也回不来。容错率几乎为零。我们的轨道设计师拿出了一个相当大胆的方案——半弹道跳跃式再入返回。而且这并非拍脑袋就上的,早在2014年,我国就用嫦娥五号T1试验器成功验证过这套跳跃式再入技术。那次成功之后,中国成了世界上第三个掌握这项深空返回技术的国家。有了那次"探路",后面嫦娥五号才敢真正上阵。

聊到这儿,可能有人会想:将来航天员坐飞船从月球回来,不也得经历同样的过程吗?

没错,完全一样。嫦娥五号以及后来的嫦娥六号,本质上就是在给载人登月铺路。怎么绕月飞行、怎么着陆月面、怎么在月球上干活、怎么起飞、怎么在月球轨道上对接、怎么返回地球——这些关键步骤,探测器已经替航天员先走了一遍。

目前载人登月工程推进得也很扎实。长征十号运载火箭、梦舟载人飞船、揽月月面着陆器等主要飞行产品研制进展顺利,陆续完成了梦舟飞船零高度逃逸、揽月着陆器着陆起飞、长征十号火箭系留点火等大型试验。

尤其是2026年2月11日这一天,含金量极高。我国在文昌航天发射场成功组织实施了长征十号运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验,创下了多项"首次":长征十号初样状态下首次点火飞行、我国首次飞船最大动压逃逸试验、我国首次载人飞船返回舱与火箭一级箭体海上溅落。每一步都踩得很实,没有花架子。

与此同时,大洋彼岸也没闲着。2026年4月1日,NASA的阿尔忒弥斯2号SLS火箭搭载猎户座飞船从肯尼迪航天中心发射升空,四名宇航员执行绕月飞行任务。这是自1972年阿波罗17号以来,人类时隔五十多年再次飞到月球附近。4月6日,飞船到达了此次任务距地球最远点,打破了当年阿波罗13号保持的载人飞行距离纪录。

目前飞船已经完成月球飞掠,乘组正在准备返回地球的旅程。但是说实话,我们对这次返回还是捏了一把汗。

原因很简单:猎户座飞船的隔热罩有"前科"。阿尔忒弥斯1号飞行后分析中,NASA在猎户座飞船高速再入时发现了超过一百处烧蚀热防护材料脱落的位置。工程师查明,隔热罩内部烧蚀材料Avcoat产生的气体无法正常排出,压力积聚导致碳化材料开裂脱落。

这个问题可不小。隔热罩失效曾经直接导致了哥伦比亚号航天飞机的灾难。猎户座从月球返回时,飞船底部要承受接近五千华氏度的高温。结果呢?NASA选择让阿尔忒弥斯2号的飞船以现有状态飞行,并没有更换隔热罩,而是修改了再入轨迹来缓解问题。修改后的轨迹采用更陡峭的进入角度,取消了"跳跃"环节以缩短着陆距离。至于改进后的新隔热罩,要等到阿尔忒弥斯3号任务才能用上。

用一个已知有问题的隔热罩去扛这么极端的温度,里面还坐着四个人——老实说,这个决定让不少人心里发毛。

回过头看,中美两边在载人登月这条路上的风格差异还是很明显的。我们这边是先拿无人探测器把每一步都跑通了——T1验证跳跃返回,嫦娥五号走完采样全流程,嫦娥六号去月背再走一遍——走得稳当。美国那边节奏更激进一些,发现了问题但来不及彻底解决就继续推进。不能简单评判谁对谁错,工程决策要综合考量的因素太多了,但思路上的区别一目了然。

按照规划,2026年将全力推进文昌航天发射场登月任务相关配套设施建设。长征十号计划2027年前后首飞,争取2030年前实现中国航天员登上月球。到了那一天,梦舟飞船的返回器也一样会经历嫦娥五号走过的那条路——高速再入、烈焰灼烧、黑障失联、开伞着陆。外壳照样会被烧得面目全非,但里面的航天员会平安无事。

嫦娥已经替他们把路趟过了。

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更新时间:2026-04-09

标签:科技   嫦娥   面目全非   地球   飞船   月球   大气层   猎户座   材料   航天员   宇宙速度   防热   航天器

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