6月25日，航天科技集团五院（以下简称“五院”）抓总研制的嫦娥六号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着人类航天器首次月背采样返回之旅圆满完成，在人类探月历史上书写了浓墨重彩的一笔。
经过从地球到月球，再从月球返回地球的星际旅行，携带着“月背土特产”的嫦娥六号返回器载誉归来。然而，从太空到四子王旗预定落点的归家路，却是环环相扣、不容有失。这背后，正是五院的“硬核技术”和“明星产品”一路护航嫦娥六号返回器平安回家。
从月球高速飞向地球可谓风驰电掣，如何减速成为嫦娥六号返回器安全回家的关键。在返回阶段，星际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“半弹道跳跃式返回”。嫦娥六号返回器要两次进入地球大气层：从距离地球高度上来看，返回器在第一次以近第二宇宙速度进入大气层后，要经历一个从一步步接近地球到一点点远离地球并穿出大气层的过程，就像打了一个水漂。这样的设计，就是要利用数千公里大气层的阻力和与大气摩擦产生的热量快速消耗返回器的能量，使其在再次穿出大气层时的速度降到第一宇宙速度以下，不再具备环绕地球飞行的条件，随后第二次进入大气层，之后的路程就轻车熟路了。
“太空水漂”所采用的核心技术拥有一个长长的专业名字：全数字全系数自适应预测校正制导技术——这是月球采样返回任务的关键技术。为了验证该项技术，我国于2014年专门发射了月地高速再入返回飞行试验器并取得了圆满成功，支撑了我国航天器首次采用“打水漂”的方式返回地球。嫦娥五号任务是第二次采用该项技术。嫦娥六号月背自主采样返回任务的圆满成功，再次验证了该项技术的强适应性、高精准度和高稳定性。
“打水漂”的最大风险是第一次穿越大气层。这个过程中，大气担任了双重角色：一方面要充当阻力，尽量降低返回器的速度，又要保证返回器有足够能量再次跃入太空；另一方面，还要充当升力，让返回器保持一定的飞行路径，确保不撞向地球，并保证在速度降到一定程度后能顺利跃起。在这个过程中，既不能让返回器减速太多或太少，还要在固定的位置穿出大气层——驾驶返回器完成这一高难任务的就是“明星舵手”GNC（制导导航与控制）系统。
为了实现“顺利跳起，准确着陆”的目标，五院502所研制团队面对挑战，勇于承担，在返回器GNC系统的研制过程中开展了大量模拟飞行试验，模拟了上千万条飞行路线，确保任务顺利完成。
回收任务“精诚团结”
接力护航回家路
说到这里，大家会不会以为只有降落伞在回收任务中独挑重任？其实在整个回收系统中，降落伞只是“两朵红花”，还有“多片绿叶相衬”共同完成工作。这些默默无闻的“绿叶”，包括回收控制器、压力高度控制器、弹射器、非电传爆装置、连接分离机构、减速伞脱伞器、伞舱、过载开关、天线盖火工锁等。
其中，回收控制器是回收系统的“大脑”，控制着每一个关键动作，在返回器距离地球数千公里时，它就已经进入预备状态。在返回器进入大气层后，回收系统的另一位成员压力高度控制器，就像“耳朵”一样，时刻聆听着外面的“风声”，通过“耳膜”感受压力以计算出返回器所处的高度。当高度达到预定的10公里附近时，压力高度控制器会发出一个信号给回收系统的“大脑”，“大脑”随即发出弹伞舱盖的点火命令。
接到点火命令后，四只负责弹伞舱盖的弹射器，就像“推手”一样，将伞舱盖瞬间推出。为了保证“推手”们同时发力平稳弹出伞舱盖，还需要“二传手”非电传爆装置，在“大脑”直接指挥启动下，该装置精准同步轰击点燃弹射器——弹射器瞬间平稳弹出伞舱盖，伞舱盖拉着减速伞包，采用“我带你飞”的方式，将减速伞包拉离伞舱，随后，随着减速伞包的飞离，减速伞伞绳和伞衣依次从伞包中拉出。减速伞衣被全部拉出后，伞舱盖只带空伞包飞走，减速伞则被连接分离机构紧紧“抓住”，留在返回器上。减速伞工作一段时间后需要脱离返回器拉出主伞，为了确保脱减速伞可靠，连接分离机构“抓”减速伞采用“握手”方式，只要一只“手”松开即可脱减速伞，这也是研制人员经过深思熟虑和多次试验验证后的最佳方案。
随后，安装在返回器“脚底板”上的过载开关感受到返回器落地冲击后，会立即“告知”回收系统“大脑”。“大脑”在接到落地信号后，还会指挥弹射天线盖、断开电源等系列动作。过载开关发出着陆信号，标志着回收系统护送嫦娥六号返回器平安回到了地球，完美完成了人类首次月背采样返回的任务。
除回收系统“众星护器”外，测控数传分系统也发挥了重要作用。其中，由五院510所研制的“明星产品”——国际救援示位标，在返回器落地后会发射无线电信标信号，确保搜救人员能够快速找到返回器。值得一提的是，该产品在重量和体积“双减”的情况下，大幅提高了抗力学冲击能力，还使目标的多普勒频移定位精度得到有效提升，同时减少了星上能源的消耗。
“金钟罩铁布衫”铸就
返回器“金刚不破之身”
此外，嫦娥六号返回器金属壳体也是确保返回成功的重要因素。由于返回器个头小，蒙皮厚度极薄，外形面轮廓度、舱体法兰尺寸精度要求更高，可以说是迄今为止难度最高的舱体组合加工——因此也被五院529厂的研制人员亲切地称为“小宝贝”。
因返回器结构小，各类舱体焊接类零件在与薄蒙皮进行焊接时，均为壁薄、弱刚度大悬空区域结构，若控制不好就会造成研制过程中应力变形，将影响舱体焊后的轮廓度。针对返回器球段法兰的焊接结构特点，研制团队通过设计工装提高了焊缝质量和焊接变形控制的效果，最终满足苛刻的整器外形面轮廓度要求。
据嫦娥六号返回器零组件研制人员回忆，从工艺设计、数控编程到数控加工，其结构之复杂、难度之高令人感叹。为此，研制人员从工艺仿真、工装设计和工艺流程等全研制流程进行了迭代细化和优化，保证了舱体零件高精度研制、舱体焊前低应力装配，最终确保返回器的各项尺寸精度指标达到设计要求，圆满完成了返回任务。
