2020年12月17日1時59分，由航天科技集團五院抓總研制的嫦娥五號的返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸，標志著我國首次地外天體采樣返回任務圓滿完成。這是人類探月歷史60年來由中國人書寫的又一壯舉，也是人類時隔44年再次從月球帶回月壤，標志著我國探月工程“繞、落、回”三步走收官之戰取得了圓滿勝利，寰宇振奮，舉世同祝！
中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平代表黨中央、國務院和中央軍委祝賀探月工程嫦娥五號任務取得圓滿成功的賀電。賀電全文如下：
探月工程任務指揮部并參加嫦娥五號任務的全體同志：
欣聞探月工程嫦娥五號任務取得圓滿成功，我代表黨中央、國務院和中央軍委，向你們致以熱烈的祝賀和誠摯的問候！
嫦娥五號任務作為我國復雜度最高、技術跨度最大的航天系統工程，首次實現了我國地外天體采樣返回。這是發揮新型舉國體制優勢攻堅克難取得的又一重大成就，標志著中國航天向前邁出的一大步，將為深化人類對月球成因和太陽系演化歷史的科學認知作出貢獻。對你們的卓越功勛，祖國和人民將永遠銘記！
人類探索太空的步伐永無止境。希望你們大力弘揚追逐夢想、勇于探索、協同攻堅、合作共贏的探月精神，一步一個腳印開啟星際探測新征程，為建設航天強國、實現中華民族偉大復興再立新功，為人類和平利用太空、推動構建人類命運共同體作出更大的開拓性貢獻！
習近平
2020年12月17日
航天科技集團五院嫦娥五號探測器研制團隊，面對關鍵技術多、任務難度大、實施風險高等難題，以強烈的責任感和使命感，不斷開拓創新、攻堅克難，用圓滿成功為航天事業再立新功。
實現太空“打水漂”
嫦娥五號返回器從月球飛回來的速度是接近每秒11.2公里的第二宇宙速度，高速進入大氣層時將劇烈摩擦產生高溫，熱量急劇提升為航天器返回帶來巨大挑戰。因此，嫦娥五號安全順利返回地球首先要解決的是減速問題。
▲嫦娥五號半彈道跳躍式再入返回模擬動圖
五院所屬總體設計部的軌道設計師們決定借助地球大氣層這個航天器再入返回的天然屏障，通過空氣摩擦產生的阻力實現減速目的，并提出了一個大膽的方案——半彈道跳躍式再入返回，就像在太空中“打水漂”。返回器先是高速進入大氣層，再借助大氣層提供的升力躍出大氣層，然后再以第一宇宙速度扎入大氣層，返回地面，整個過程環環相扣。
飛行“打水漂”過程都是由五院所屬的502所為嫦娥五號配備的智能自主的GNC系統在控制。為了保證嫦娥五號任務這最后一關中返回器能“順利跳起，準確著陸”，502所科研人員面對挑戰勇于承擔，從方案到單機、再到軟件，攻克了一系列攔路虎，并在返回器GNC系統的研制過程中先后完成了無以計數的模擬飛行試驗，模擬了上百萬條飛行路線，雖然返回器最終的飛行軌跡不是和那百萬條中的任一條相同，但也是無出其右。
創新氣動設計
作為返回器熱防護、GNC以及回收等分系統設計與仿真的重要輸入，氣動技術研究工作的全面性和正確性也是返回器成功實施跳躍式高速再入返回的關鍵。返回器高速再入導致復雜流動效應影響增大，各種復雜流動效應將對返回器氣動力、熱特性產生巨大影響；其次，由于跳躍式再入，燒蝕、燃料消耗等各種因素使得二次再入地球大氣的外形適應不確定性增加；再有一點，由于輕小型化要求，探月三期返回器尺寸比國內外任何一種半彈道式再入飛行器都要小很多，尺寸的減小和質量的降低可能導致返回器飛行穩定性下降，對氣動特性預估準確度等方面也提出了更高的要求。
▲嫦娥五號返回器再入大氣模擬圖
面對種種困難，總體設計部氣動團隊并沒有退縮。經過一輪輪研究討論，一次次分析計算，有針對性的技術攻關與試驗驗證，最終完成了輕小型半彈道跳躍式深空高速再入返回器的氣動外形設計和氣動特性研究，突破了多項關鍵技術，填補了多項國內空白，并在探月三期再入返回飛行試驗器任務中得到了有效驗證，為嫦娥五號任務圓滿成功立下了汗馬功勞。
巧妙設計“防熱神器”
探測器返回途中的另一個攔路虎就是溫度。為此，總體設計部防熱結構設計團隊為探測器巧妙設計了一件“貼心防熱衣”。首先，針對月球軌道返回熱環境、空間環境和重量的要求，提出了不同部位耐燒蝕和隔熱的具體需求與指標，從33種新研材料中篩選出了7種防熱材料，完成了防熱材料的布局和局部防熱結構設計，實現了我國由近地軌道再入到深空軌道再入的防熱結構設計的跨越。其次，提出了三維傳熱燒蝕分析方法，實現了用全面的局部燒蝕試驗代替整器燒蝕試驗，為任務的成功奠定了基礎。
▲嫦娥五號探測器
在嫦娥五號探測器眾多關鍵技術中有一項令人拍案贊嘆的技術，讓返回器在遙遠的旅程中成功抵抗溫差高達幾百度的宇宙環境和燒蝕環境，這就是五院總體設計部熱控設計師們攻克的異構式環路熱管熱控技術。可別小看這套小小的環路熱管，它可是返回器可調節熱導的“熱開關”，是針對返回器再入大氣前大熱耗散熱需求與再入過程中隔絕燒蝕高溫需求兩個相互矛盾的設計約束而專門設計的，有效解決了返回器再入大氣前的大熱耗散熱、熱導調節和再入過程中熱阻斷的技術難題。
別具匠心的降落傘
此次嫦娥五號任務，五院所屬的508所研制的回收系統發揮著“最后的關鍵作用”，承擔著月球“挖土”、“帶貨”任務接力的“最后一棒”。因此此次任務對回收系統的要求極為苛刻，一方面是此次成功帶回樣品要求回收系統的高可靠性，通過降落傘氣動減速裝置進一步將返回器的下降速度降低，確保攜帶所采集的月球樣品的返回器以規定的安全速度著陸在內蒙古四子王旗；另一方面就是在滿足嫦娥五號探測器總體的各種約束條件下進行輕量化設計，可以用“克克計較”來形容。
▲嫦娥五號返回器降落傘打開模擬圖
嫦娥五號回收系統采用了非常規的兩級傘減速方案，即采用減速傘和主傘分別對返回器進行減速。其中主傘約為50平米，而減速傘則更小了，只有2平米。這個設計一方面是與返回器重量匹配的減速要求,另一面是返回器返回時的穩定性要求等。除此之外，嫦娥五號降落傘還有一個匠心設計，那就是艙蓋傘，只有1平米，顧名思義，就是避免艙蓋打開后快速追上艙體影響主傘正常開傘而做的一個降低艙蓋飛行速度的設計。為了確保任務的成功，為了確保回收系統設計的可靠性，在整個研制過程中總共進行了近500次各種試驗的驗證。
熱烈祝賀嫦娥五號任務圓滿成功！
