11月1日6时42分,再入返回飞行试验器在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆,我国探月工程三期再入返回飞行试验获得圆满成功。
时间回到约1个小时前,正是黎明前夜色最浓时,北京航天飞行控制中心飞控大厅灯火通明,照亮了一张张充满奋斗激情的面孔。中国的航天人,正通过地面测控站向再入返回飞行试验器注入导航参数,这是他们首次迎接从38万公里外遥远月球上空返回的人造航天器。
作为嫦娥5号的探路尖兵,探月工程三期再入返回飞行试验器即将开始最具挑战性的谢幕演出——以接近第二宇宙速度的高速与地球大气层亲密接触,并返回地面。
注定的离别
5时52分:“舱器分离,1分钟准备!”5时53分:“完成报告,舱器分离!”随着北京中心再入返回飞行试验任务总调度戴堃洪亮的调度口令响起,再入返回飞行器迎来回家路上第一个紧张时刻。
大屏幕一侧,显示出安装在服务舱上的分离监视相机拍摄的清晰即时视频,银白色的返回器轻巧地弹离服务舱,越飞越远,越来越小。
这是在距地面5000公里高度的太空中,一场早已注定的别离。在为期8天的地月之旅中,金甲银翼的服务舱一直带着小个头的银白色返回器航行,给它供电供暖,直到回归地球前的最后一小时才依依惜别。
返回器与服务舱顺利分离后,转为单舱滑行,一去不回头。服务舱却在3分钟的分离视频拍摄任务完成之后,才打开490牛发动机,开始规避飞行。
此前,测控通信指挥部指挥长陈宏敏告诉记者,两器分离时的速度达10.8公里/秒,接近第二宇宙速度,如果不实施规避机动,就可能发生碰撞,对返回器造成巨大威胁。
“服务舱是用生命在拍照,”飞行试验器服务舱GNC副总师王晓磊说,拍照的时候,服务舱每秒钟都在往地面方向急速掉落,要想不烧毁,就得在20分钟内变轨,逃离地球大气层。“逃脱之后,它会作为一颗人造卫星,飞出各种奇怪轨道,让地面测轨,为以后的任务提供支持。”
6时09分许,服务舱变轨成功,从此成为我国绕飞在地球上空的又一颗人造卫星。
与它分离的返回器则吸引了更多目光。从飞控大厅中间的巨幅液晶屏上可以清晰地看到,进入自由飞行状态的返回器飞过了南大西洋,正从印度洋上空沿着红色标识的预定轨道向着祖国大陆高速前行。
惊艳的首跳
如果地球像篮球那么大,那么本次返回器回家的安全通道——“返回走廊”就只有一张纸的厚度。在直径为38万公里的地月空间里,要想让返回器准确进入返回走廊,比百步穿杨难上百倍。完成这一高难度动作的前提条件,是尽可能提高轨道测量精度。为了让嫦娥5号的探路者安然回家,测控通信系统沿返回走廊布设了一条地面测控链,通过这条测控链,科技人员可以向返回器发送指令,并通过测控链获取的数据,实时计算出返回器的轨道并预报其着陆地点。
在飞控大厅隔壁的轨道机房里,中心轨道控制科技人员们正紧张地进行返回轨道预报。控制工程师盛庆轩表示,精确的轨道预报是引导测站跟踪返回器和进行返回器落点预报的前提。
6时10分许,远望三号航天测控船发现目标:“建立返回再入姿态!”飞控大厅的科技人员们发出一声短促的欢呼。
2分钟后,飞控大厅气氛再次紧张起来,远望三号船的光学设备发回了返回器飞舞的视频,在距地面大约120公里的大气层边缘,返回器如闪亮流星划过漆黑夜空,第一次再入飞行开始。
在河面上打水漂时,高速飞行的石块会在水面弹起再落下。嫦娥返回器采用了类似的“半弹道跳跃式再入”方式返回地球,跳入大气层,弹起,再跳入。这种精巧的设计利用大气完成减速,完全省掉了用于制动所消耗的能源。
第一跳生死攸关!
探月工程测控与回收系统副总师周建亮说,“如果跳不起来,返回器会一头栽下摔个粉身碎骨,如果跳过了,返回器又会逃离大气层,无法二次再入。”
“返回器的外形,是经过精心设计的,返回过程中要能排除一定气动的干扰。”航天科技集团飞行试验器副总设计师彭兢介绍,返回器表面还使用了新型烧蚀材料,突破了低密度复合灌注成型、拐角环立体铺覆成型两项关键技术。这是因为再入过程中,返回器表面会达到2000摄氏度以上高温,烧蚀材料不能太重,要又轻又能耐受热流。
返回器没有辜负设计者们的期待。
“返回器第一次升力控制结束,转自由飞行段!”6时15分许,飞控大厅里掌声雷动,返回器完成了令人惊艳的首跳。它轻巧地跃出黑障,跳出大气层,跨过了返途中最危险的路段,让试验任务胜利在望。
完美的结局
6时17分,远望三号的跟踪任务结束,设在境外的卡拉奇地面观测站紧接着宣布发现目标。飞控中心大厅的屏幕上,显示出返回器不断变化的速度参数——已经从首跳前接近11公里每秒的第二宇宙速度,下降到第一宇宙速度之下。
6时22分,“返回器转入二次再入飞行阶段!”返回器再次启动了升力控制。随后,北京飞控中心再次向各方向测站发送了落点预报。
记者从飞控大厅的巨幅液晶屏上看到,返回器像一颗拖着红尾的流星,已经回到祖国大陆的上空。
6时26分许,返回器第二次飞出黑障区。
时钟滴答滴答,返回器离家也越来越近,终于到达预定落区的上空。
“弹伞舱盖!”6时32分,随着总调度一声令下,返回器在预定区域上空10公里处,启动了最后的回收程序。
短短10余秒钟后,返回器打开伞舱盖,弹出了减速伞。很快,巨大的主降落伞在减速伞的拖拽下打开。经过两次大气层再入减速、近7000公里长距离刹车的这位探路者,舞姿依然轻盈灵巧,仿佛仙子摇曳于晨曦微露的半空。
早已到达预定待命区域的空中搜索分队和地面回收分队,冒着零下20摄氏度的严寒,向目标着陆点靠拢。
6时42分,万众瞩目中,返回器翩然降落,飞控大厅里欢呼声四起,探月三期再入返回实验圆满成功!
仅10余分钟后,搜索队员们就到达落点现场。大屏幕上传来队员们发回的实时视频:半球形的返回器稳稳侧立在草地上,身后不远处躺着红白相间的降落伞。它那腆着圆圆肚皮的萌态显得如此惬意,仿佛在说,“回家,真好!”