目前，嫦娥五號(hào)已經(jīng)帶著月壤成功降落到地球上，創(chuàng)造了中國(guó)航天的又一里程碑。嫦娥五號(hào)這一路走來(lái)，困難重重，但都被我國(guó)航天科技人員逐一克服，最終圓滿地完成了嫦娥五號(hào)的月球采樣返回地球任務(wù)。
嫦娥五號(hào)最后這一步走得可謂是驚心動(dòng)魄，返回器以將近11公里/秒的超高速度沖入地球大氣層，導(dǎo)致返回器的外表溫度劇烈升高到上千度。稍有不慎，就會(huì)導(dǎo)致返回器燒毀，寶貴的月壤也會(huì)隨之化成灰燼。
相比之下，嫦娥五號(hào)當(dāng)初離開地球時(shí)，并沒(méi)有遭遇如此的高溫，外表不會(huì)灼燒起來(lái)。那么，嫦娥五號(hào)同樣穿過(guò)地球大氣層，為什么返回時(shí)會(huì)遭遇高溫，劇烈燃燒，而升空時(shí)卻不會(huì)呢？
嫦娥五號(hào)的升空
為了完成飛向月球、登陸月球、月壤采樣、飛離月球以及返回地球這一系列復(fù)雜的任務(wù)，嫦娥五號(hào)要比之前的嫦娥探測(cè)器復(fù)雜得多，重量也要大得多，其總質(zhì)量高達(dá)8.2噸。想要把這么重的嫦娥五號(hào)送到月球上，就需要用到我國(guó)現(xiàn)役推力最強(qiáng)的火箭——長(zhǎng)征五號(hào)，也就是大家所熟知的“胖五”。
但由于越接近地表，大氣越稠密，空氣阻力也會(huì)越大?？諝庾枇εc速度平方成正比，隨著速度的加快，阻力將會(huì)急劇增加。因此，長(zhǎng)征五號(hào)載著嫦娥五號(hào)在稠密的大氣中飛行時(shí)，速度并不會(huì)加速到很快的程度，氣動(dòng)加熱效應(yīng)并不強(qiáng)烈。
100公里被認(rèn)為是太空的分界線，也是速度的分界線。當(dāng)火箭飛到100公里的高度時(shí)，它的速度一般不到3公里/秒。而在50公里以下的大氣層內(nèi)時(shí)，速度更小，氣動(dòng)加熱效應(yīng)并不會(huì)讓火箭外層燃燒起來(lái)。
一旦進(jìn)入太空之后，空氣阻力非常小，氣動(dòng)加熱效應(yīng)可以忽略，火箭加速更加容易，火箭入軌所需的速度很大部分都是在太空完成加速的。因此，嫦娥五號(hào)升空時(shí)，不會(huì)面臨高溫問(wèn)題。
嫦娥五號(hào)的返回
嫦娥五號(hào)完成月壤采樣后，從38萬(wàn)公里外的月球飛回地球。在強(qiáng)大的地心引力作用下，嫦娥五號(hào)幾乎是做自由落體運(yùn)動(dòng)掉向地球。經(jīng)過(guò)超長(zhǎng)距離的加速，而且太空又沒(méi)有空氣阻力，當(dāng)嫦娥五號(hào)將要進(jìn)入地球大氣層之前，其速度將會(huì)高達(dá)10.9公里/秒，這與第二宇宙速度只差了300米/秒。
想要讓返回器從如此高的速度減速為0，穩(wěn)穩(wěn)降落在地球上，無(wú)法通過(guò)反推火箭來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@需要非常多的燃料，這是不現(xiàn)實(shí)的。這個(gè)時(shí)候，當(dāng)初阻礙嫦娥五號(hào)離開地球的大氣層可以起到減速作用。
如果嫦娥五號(hào)的返回器以這么快的速度直接沖入地球大氣層，將會(huì)難以承受巨大的熱負(fù)荷和過(guò)載。為了解決這些問(wèn)題，嫦娥五號(hào)采用類似石頭在水上漂的方式再入大氣層。
返回器先以一定角度進(jìn)入大氣層，到達(dá)大約70公里的高度，被稠密的大氣層反彈回太空，之后又進(jìn)入大氣層。這樣返回器就能得到充分減速，然后正常返回地球。
不過(guò)，返回器的速度仍然非?？欤瑲鈩?dòng)加熱效應(yīng)非常強(qiáng)烈。需要注意的是，這并不是摩擦生熱效應(yīng)。而是返回器高速運(yùn)動(dòng)，劇烈壓縮前方的空氣，導(dǎo)致溫度快速升高。返回器的外層有燒蝕材料，它們?nèi)紵髸?huì)帶走大量的熱量，從而確保返回器的安全。
待到速度降低到一定程度，再打開降落傘，讓返回器進(jìn)一步減速，然后再穩(wěn)穩(wěn)落到地面上。說(shuō)到這里，可能有些人會(huì)有疑問(wèn)了，不能讓返回器一開始就打開降落傘嗎？
降落傘只有在稠密的大氣中才能起到減速作用，當(dāng)返回器的高度很高時(shí)，開傘沒(méi)有任何意義。而且在返回器減速的早期，強(qiáng)大的氣動(dòng)加熱效應(yīng)會(huì)讓打開的降落傘直接燒毀。
最后，讓我們一起歡迎嫦娥五號(hào)回家，祝賀中國(guó)航天又取得一個(gè)重大突破。接下來(lái)，寶貴的月壤將會(huì)是科學(xué)家關(guān)注的重點(diǎn)。
