超高空的“舞蹈”
嫦娥五号在亿万国人的瞩目中，表演了一次高难度的“杂技”跳跃，最后准确着陆在四子王旗的预定着陆点。结果让人兴奋，但整个过程着实让人捏了一把汗。
嫦娥五号返回轨迹演示图
有朋友可能就会问了，航天器在高空“打水漂”，跳跃式返回地球，最早是谁想到的？
说起航天器“打水漂”的历史，最早可以追溯到五十多年前。
但不是美国的阿波罗，最早采用“打水漂”方式返回地球的航天器，其实是前苏联于1968年11月发射的“探测器-6”。
阿波罗4号再入轨迹以及过载数据
上图是网友分享的照片。左边是阿波罗4号再入地球的返回轨迹，仔细观察，是不是有点“打水漂”的意思？
阿波罗4号返回时间是1967年11月9日，比苏联的“探测器-6”稍早些，再入地球时出现类似“打水漂”的轨迹，是不是说阿波罗是首先实现“打水漂”的航天器？
不是这样。据说阿波罗4号当时尝试用长且平直的弹道再入，整个过程中，“碰巧”出现了小幅度跳跃，并非有意为之。美国真正采用“打水漂”返回方式的，是阿波罗11号，后面会再介绍。
那么，当时苏联专家为什么要采取这样的返回方式呢？
没“打水漂”的后果很严重
很多朋友都清楚，如果没有美国的“阿波罗”计划，苏联绝对算得上是一个超级航天大国。
在太空探索方面，苏联航天完成了多个人类首次。
第一个掌握航天器再入返回技术，第一个实现深空无人自动采样返回等等。
在1967-1970年期间，苏联先后发射了“探测器”系列的4~8号，对月球实施绕飞试验。
苏联探测器-5示意图
1968年9月，“探测器-5”成功实现了人类探测器首次绕月飞行之后，计划返回地球。
此前没有相关经验，“探测器-5”采用了比较简单的弹道式直接再入方式。
什么是弹道式再入方式？
说通俗点，就是直接从高空砸下来，不加任何升力控制，进入大气层后只受空气阻力作用，不会半路上跳起来。
弹道式直接再入，温度以及过载都超过载人标准
“探测器-5”返回舱以接近11km/s的第二宇宙速度进入大气层，再入角度－5°～－6°，下降轨迹呈现一条非常陡峭的抛物线，在距离地面7km的高度降落伞打开，12分钟后溅落在印度洋。
“探测器-5”的返回算是基本成功，但数据表明，“探测器-5”的过载峰值达到16g，已大大超过航天员所能承受的极限。
外防护层的温度更是一度达到惊人的13000℃！
落点偏差也比较高，超过1000km。
这种返回方式显然不适合载人飞行。按当时的测算，如果以这种方式返回，返回舱的落点也不好控制，很难在苏联本土实现着陆回收。
“打水漂”出现后，情况大为改观
此后，苏联科学家经过大量研究，尝试通过改变返回舱的气动结构，来延长返回舱在大气层中的滑行距离，解决速度过高的大难题。
这就有了所谓的“半弹道的跳跃式”再入方式，也就是我们俗称的“打水漂”。
探测器-6返回舱“打水漂”
“探测器-6”返回舱，外形采用了特殊的气动结构，类似上图中的球锥体形状，这种形状具有很好的气动升力特性，让返回舱能在大气层中“跳跃”。
探测器-6返回轨迹示意图
事实证明，“探测器-6”的“打水漂”是非常成功的。
“探测器-6”返回舱首次再入速度为11km/s，再入角度－5°～－6°，与“探测器-5”类似。
不过，由于增加了上升气动结构，在下降至50~60km高度时，产生的升力让其重新飞出大气层。
在大气层外经过一段弹道飞行后，二次再入时速度已降低到7.6km/s，最后成功着陆。
整个下降过程中，过载峰值已从“探测器-5”的16g降低到7g，能满足载人航天的需求。落点精度也更高了，大概能约束在±300～±400km的范围。
苏联“探测器-6”，首次开辟了航天器深空高速再入返回的新途径，具有里程碑式的意义。随后的载人航天器，也开始采用类似的返回策略。
阿波罗载人返回指令舱
随后的阿波罗11号，正是受“探测器-6”的影响，才开始正式采用“半弹道跳跃式”再入方式。
当然，随着研究深入，“打水漂”也衍生出一些不同版本。
比如，跳跃式返回，也分穿出和不穿出大气层，两者在航程控制上，也有差别，这里就不作深入探讨。
嫦娥五号的“打水漂”有何不同
那么，我们“打水漂”返回的嫦娥五号，有什么不同？
嫦娥五号T1试验器的返回舱与轨道器
从图中可以看到，嫦娥五号返回舱的外观，并不是球锥形，而更像是一口钟。在钟形的顶部，还有两片竖起的稳定翼。
为什么要设计成这种形状？
专业术语叫做确保唯一“稳定配平点”。
具体原理我们不去纠结了，简单说，就是采用这种气动结构，可以帮助返回舱在剧烈动荡中，更容易保持预设的降落姿态，这也是中国航天专家经过大量研究试验的结果。
嫦娥五号返回舱
此外，在上图中我们还能看到返回舱表面分布着一些小洞，这是用于姿态控制的发动机。
返回舱发动机喷口
这些发动机可以辅助返回舱进行再入姿态调整，确保着陆精度。
此外，当返回舱准备再入时，能否在预定再入点准确再入，以及能否维持准确再入角度，都非常关键，说“差之毫厘，谬以千里”一点不为过。此时，就对地面的导航控制系统有很高的要求。
总结
相比过往那些“打水漂”的航天器，嫦娥五号返回之所以能“十环”高精度命中着陆瞄准点，与嫦娥五号独特的气动结构设计有很大关系，也离不开中国航天制导与导航控制系统的精准指挥。
嫦娥五号总体主任设计师表示，嫦娥五号整个再入过程环环相扣，虽然只有短短十几分钟的旅行，却凝结了设计师们无数的心血。
自1976年前苏联月球探测器-24号以来，四十多年间，只有嫦娥五号同时圆满完成了“绕、落、回”月球任务。创造了中国航天史上的多个首次，在世界航天领域也有很大的突破，是历史性的里程碑。
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