6月25日，航天科技集團五院（以下簡稱“五院”）抓總研制的嫦娥六號返回器在內蒙古四子王旗預定區(qū)域成功著陸，標志著人類航天器首次月背采樣返回之旅圓滿完成，在人類探月歷史上書寫了濃墨重彩的一筆。

經過從地球到月球，再從月球返回地球的星際旅行，攜帶著“月背土特產”的嫦娥六號返回器載譽歸來。然而，從太空到四子王旗預定落點的歸家路，卻是環(huán)環(huán)相扣、不容有失。這背后，正是五院的“硬核技術”和“明星產品”一路護航嫦娥六號返回器平安回家。

從月球高速飛向地球可謂風馳電掣，如何減速成為嫦娥六號返回器安全回家的關鍵。在返回階段，星際上演了精彩的第三次近第二宇宙速度“太空水漂”。

“太空水漂”，即“半彈道跳躍式返回”。嫦娥六號返回器要兩次進入地球大氣層：從距離地球高度上來看，返回器在第一次以近第二宇宙速度進入大氣層后，要經歷一個從一步步接近地球到一點點遠離地球并穿出大氣層的過程，就像打了一個水漂。這樣的設計，就是要利用數(shù)千公里大氣層的阻力和與大氣摩擦產生的熱量快速消耗返回器的能量，使其在再次穿出大氣層時的速度降到第一宇宙速度以下，不再具備環(huán)繞地球飛行的條件，隨后第二次進入大氣層，之后的路程就輕車熟路了。

“太空水漂”所采用的核心技術擁有一個長長的專業(yè)名字：全數(shù)字全系數(shù)自適應預測校正制導技術——這是月球采樣返回任務的關鍵技術。為了驗證該項技術，我國于2014年專門發(fā)射了月地高速再入返回飛行試驗器并取得了圓滿成功，支撐了我國航天器首次采用“打水漂”的方式返回地球。嫦娥五號任務是第二次采用該項技術。嫦娥六號月背自主采樣返回任務的圓滿成功，再次驗證了該項技術的強適應性、高精準度和高穩(wěn)定性。

“打水漂”的最大風險是第一次穿越大氣層。這個過程中，大氣擔任了雙重角色：一方面要充當阻力，盡量降低返回器的速度，又要保證返回器有足夠能量再次躍入太空；另一方面，還要充當升力，讓返回器保持一定的飛行路徑，確保不撞向地球，并保證在速度降到一定程度后能順利躍起。在這個過程中，既不能讓返回器減速太多或太少，還要在固定的位置穿出大氣層——駕駛返回器完成這一高難任務的就是“明星舵手”GNC（制導導航與控制）系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)“順利跳起，準確著陸”的目標，五院502所研制團隊面對挑戰(zhàn)，勇于承擔，在返回器GNC系統(tǒng)的研制過程中開展了大量模擬飛行試驗，模擬了上千萬條飛行路線，確保任務順利完成。

說到這里，大家會不會以為只有降落傘在回收任務中獨挑重任？其實在整個回收系統(tǒng)中，降落傘只是“兩朵紅花”，還有“多片綠葉相襯”共同完成工作。這些默默無聞的“綠葉”，包括回收控制器、壓力高度控制器、彈射器、非電傳爆裝置、連接分離機構、減速傘脫傘器、傘艙、過載開關、天線蓋火工鎖等。

其中，回收控制器是回收系統(tǒng)的“大腦”，控制著每一個關鍵動作，在返回器距離地球數(shù)千公里時，它就已經進入預備狀態(tài)。在返回器進入大氣層后，回收系統(tǒng)的另一位成員壓力高度控制器，就像“耳朵”一樣，時刻聆聽著外面的“風聲”，通過“耳膜”感受壓力以計算出返回器所處的高度。當高度達到預定的10公里附近時，壓力高度控制器會發(fā)出一個信號給回收系統(tǒng)的“大腦”，“大腦”隨即發(fā)出彈傘艙蓋的點火命令。

接到點火命令后，四只負責彈傘艙蓋的彈射器，就像“推手”一樣，將傘艙蓋瞬間推出。為了保證“推手”們同時發(fā)力平穩(wěn)彈出傘艙蓋，還需要“二傳手”非電傳爆裝置，在“大腦”直接指揮啟動下，該裝置精準同步轟擊點燃彈射器——彈射器瞬間平穩(wěn)彈出傘艙蓋，傘艙蓋拉著減速傘包，采用“我?guī)泔w”的方式，將減速傘包拉離傘艙，隨后，隨著減速傘包的飛離，減速傘傘繩和傘衣依次從傘包中拉出。減速傘衣被全部拉出后，傘艙蓋只帶空傘包飛走，減速傘則被連接分離機構緊緊“抓住”，留在返回器上。減速傘工作一段時間后需要脫離返回器拉出主傘，為了確保脫減速傘可靠，連接分離機構“抓”減速傘采用“握手”方式，只要一只“手”松開即可脫減速傘，這也是研制人員經過深思熟慮和多次試驗驗證后的最佳方案。

隨后，安裝在返回器“腳底板”上的過載開關感受到返回器落地沖擊后，會立即“告知”回收系統(tǒng)“大腦”?！按竽X”在接到落地信號后，還會指揮彈射天線蓋、斷開電源等系列動作。過載開關發(fā)出著陸信號，標志著回收系統(tǒng)護送嫦娥六號返回器平安回到了地球，完美完成了人類首次月背采樣返回的任務。

除回收系統(tǒng)“眾星護器”外，測控數(shù)傳分系統(tǒng)也發(fā)揮了重要作用。其中，由五院510所研制的“明星產品”——國際救援示位標，在返回器落地后會發(fā)射無線電信標信號，確保搜救人員能夠快速找到返回器。值得一提的是，該產品在重量和體積“雙減”的情況下，大幅提高了抗力學沖擊能力，還使目標的多普勒頻移定位精度得到有效提升，同時減少了星上能源的消耗。

此外，嫦娥六號返回器金屬殼體也是確保返回成功的重要因素。由于返回器個頭小，蒙皮厚度極薄，外形面輪廓度、艙體法蘭尺寸精度要求更高，可以說是迄今為止難度最高的艙體組合加工——因此也被五院529廠的研制人員親切地稱為“小寶貝”。

因返回器結構小，各類艙體焊接類零件在與薄蒙皮進行焊接時，均為壁薄、弱剛度大懸空區(qū)域結構，若控制不好就會造成研制過程中應力變形，將影響艙體焊后的輪廓度。針對返回器球段法蘭的焊接結構特點，研制團隊通過設計工裝提高了焊縫質量和焊接變形控制的效果，最終滿足苛刻的整器外形面輪廓度要求。

據(jù)嫦娥六號返回器零組件研制人員回憶，從工藝設計、數(shù)控編程到數(shù)控加工，其結構之復雜、難度之高令人感嘆。為此，研制人員從工藝仿真、工裝設計和工藝流程等全研制流程進行了迭代細化和優(yōu)化，保證了艙體零件高精度研制、艙體焊前低應力裝配，最終確保返回器的各項尺寸精度指標達到設計要求，圓滿完成了返回任務。