周四淩晨1时59分，嫦娥五号返回器携带着月球土壤的样本，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆，完成中国首次地外天体采样返回任务，标志着中国探月工程「绕、落、回」三步走收官之战取得胜利。
此前成功发射的嫦娥一号、二号、三号、四号等月球探测器均因任务要求等，不再返回地球。不同的是，嫦娥五号历时23天，经过地月转移、近月制动、环月飞行、月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等环节最终成功着陆地球。
持「地月往返票」的嫦娥五号，在返回的过程中又经历了怎样的考验呢？
嫦娥五号在太空中「打水漂」
「防热衣」为嫦娥五号解决高温的问题。（新华社）
嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，但最后回到地球的只有装着月壤和月岩的返回器。返回器从月球返回的速度为接近每秒11.2公里的第二宇宙速度，是早前神舟系列飞船返回地球的第一宇宙速度的约30多倍音速的高速。高速进入大气层时将剧烈摩擦产生高温，热量急剧提升为航天器返回带来巨大挑战。因此，嫦娥五号安全顺利返回地球要解决的是速度与温度的问题。
在减速方面，中国航天科技集团五院总体设计部的轨道设计师们提出了让返回器采用半弹道跳跃式再入返回，就像在太空中「打水漂」，借助空气摩擦产生的阻力可以实现减速的方案。总体设计部的嫦娥五号探测器总体主任设计师孟占峰介绍指，「就像在太空中打水漂，返回器先是高速进入大气层，再藉助大气层提供的升力跃出大气层，然后再以第一宇宙速度扎入大气层，返回地面，整个过程环环相扣，将在15分钟内完成」。
凌晨1时33分，嫦娥五号返回器在距地面高度约公里处，以接近第二宇宙速度高速进入地球大气层，实施初次气动减速。下降至预定高度后，返回器向上跃出大气层，到达最高点后开始滑行下降。之后，返回器再次进入大气层，实施二次气动减速。「此次嫦娥五号选择是一种全新的再入方式——半弹道跳跃式再入，具有中国特色，『打水漂』就是为了让返回器在大气层中的飞行和再次升高的过程中消耗足够多的能量，从而把速度降下来」。
打水漂」的关键——气动技术
据了解，气动技术研究工作的全面性和正确性是返回器成功实施跳跃式高速再入返回的关键。与返回卫星、神舟飞船等采用第一宇宙速度近地返回不同的是，嫦娥五号面临的气动问题更加复杂，再入热环境条件更为严酷，对气动数据的精准度要求更为苛刻。
总体设计部设计师李齐介绍道，「首先，高速再入导致复杂流动效应影响增大，各种复杂流动效应将对返回器气动力、热特性产生巨大影响；其次，由于跳跃式再入，烧蚀、燃料消耗等各种因素使得二次再入地球大气的外形适应不确定性增加；再有一点，由于轻小型化要求，探月三期返回器尺寸比国内外任何一种半弹道式再入飞行器都要小很多，尺寸的减小和质量的降低可能导致返回器飞行稳定性下降，对气动特性预估准确度等方面也提出了更高的要求」。
总体设计部的气动团队经过多次研究讨论及分析计算，最终完成了轻小型半弹道跳跃式深空高速再入返回器的气动外形设计和气动特性研究，突破多项关键技术。
嫦娥五号凌晨在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆（新华社）
高温亦是嫦娥五号安全顺利返回地球要解决的问题。总体设计部设计师董彦芝指「再入的速度提高一倍，再入热量将提高8-9倍」。在降至距地面约10公里高度时，嫦娥五号返回器打开降落伞完成最后减速并保持姿态稳定，随后在预定区域平稳着陆。
这个降落伞正是嫦娥五号的「防热衣」。据了解，总体设计部的设计师们，从33种新研材料中筛选出了7种防热材料，完成了防热材料的布局和局部防热结构设计，并提出三维传热烧蚀分析方法，采用整体变厚度、变密度，分区域、偏轴设计方案，突破了轻量化设计关键技术，并利用一维烧蚀分析和三维温度场分析相结合的数值分析方法，实现了用全面的局部烧蚀试验代替整器烧蚀试验，为试验任务的成功奠定了基础。经过防热结构设计、防热材料成型工艺研究、焊接工艺研究等，防热的「大伞」精心「缝制」而成，成为安全顺利返回地球的保证。
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