在太空遨游8天后，探月工程三期再入返回飛行試驗返回器成功返回著陸在內蒙古四子王旗回收區。作為探月工程三部曲中“回”的這部重頭戲，飛行試驗器的使命特殊而艱巨：它是我國首次以接近第二宇宙速度再入返回地球的航天器，首次實施月地返回任務，首次實施半彈道跳躍式高速再入返回，驗證返回器氣動外形設計，驗證返回器防熱設計，驗證半彈道跳躍式再入制導、導航與控制（GNC）技術以及驗證輕小型化回收著陸技術。從這六大創新點可以看出，此次再入返回飛行試驗任務技術新、難度大、系統復雜，給中國航天科技集團公司再入返回飛行試驗器研制團隊帶來了巨大考驗和諸多難關。

航天人一向不缺乏攻堅克難的干勁，在此次任務中，再入返回飛行試驗器研制團隊突破并掌握了一大批核心和關鍵技術，取得了一系列驕人的創新成果。

首次從月球“回家”

月地轉移飛行在我國是首次實施，為保證返回器與服務艙分離后進入預定的再入走廊，為返回器提供良好的再入飛行過程初始條件，“需要針對飛行過程中的不確定因素，制定月地轉移中途修正策略，并實施精確的軌道控制。”飛行試驗器副總師彭兢介紹說。

飛行試驗器由服務艙和返回器兩部分組成。服務艙GNC副總師王曉磊介紹說，他們要努力把服務艙做得如同豪華超級跑車般，在按照精確軌道飛行后，將返回器這位“大明星”快、準、穩地送到再入返回點，保證其安全返回。

精心設計的氣動外形

返回器高速再入的氣動設計需要考慮高速段的化學平衡和非平衡效應、稀薄氣體效應和滑移效應等復雜的流動效應，由此來優化氣動外形，使得返回器具有良好的配平特性、升阻特性、穩定特性與熱流分布特性。 “高難度動作”再入返回

同時，還需要精確分析再入過程燒蝕等因素對氣動特性數據偏差的影響，提供一套滿足工程設計精度要求的氣動力、熱數據，作為返回器防熱結構與再入制導控制的設計依據。

“高難度”動作再入返回

在飛行試驗任務中，飛行試驗器從月球返回時，返回器以接近第二宇宙速度的高速再入地球大氣，即每秒11.2公里。為滿足返回國內著陸區的再入航程需求，同時兼顧返回器氣動與防熱、結構與構型和載荷等方面的設計，此次返回采用半彈道跳躍式再入方式。這種再入方式對返回器的氣動、熱防護、制導導航與控制、輕小型化回收著陸等技術提出了更高要求。

這是一系列嚴苛的要求，彭兢說：“不僅需要保證返回器在再入返回過程中受到氣動作用后能夠保持自身穩定性，還要保證返回過程中表面產生2000度以上的熱量不會傳遞到返回器內，同時GNC控制分系統要設計復雜的控制規律和具備精密的慣性導航測量單元，應對復雜的大氣活動，借助控制系統的發動機轉換返回器姿態。”

一條最佳的回家路

“縱使大氣環境有再多的不確定性，返回器都要‘巋然不動’，從再入返回點找到一條最佳的回家路。”返回器GNC副總師王勇說，由于返回器半彈道跳躍式再入返回過程速度大、航程長、高動態、姿態與彈道耦合強烈、對控制實時性要求高，為此他們采用新的高速再入預測校正制導技術，同時應用高精度聯合標定技術，引入輕小型化的高精度導航敏感器，采用高可靠性的再入GNC系統，開展充分的仿真試驗，對高空大氣模型的不確定性、不同高度、速度和燒蝕條件下返回器氣動特性的不確定性和風修正等因素對飛行軌跡的影響進行分析和驗證，確保返回器開傘點滿足高精度落點的要求。

舒服的“臥室”

返回器高速再入地球大氣的熱流密度峰值高、總加熱時間長、總加熱量大，其中熱流密度峰值是神舟飛船的近4倍，總加熱時間是神舟飛船的2倍多。為此，需在神舟飛船、返回式衛星和導彈防熱結構技術的基礎上，解決防熱結構耐受高熱流密度峰值、高焓、強氣流沖刷、長時間及跳躍式再入環境的各項關鍵技術，同時滿足防熱結構在飛行過程中的低溫適應性和輕量化設計等要求，研制新型防熱材料和防熱結構。

通俗地說，冷了要有暖風，熱了要有空調，氣動加熱導致溫度升高時，還要讓返回器與熱流隔絕。熱控分系統主任設計師寧獻文介紹說，為此次任務專門研制的異構式環路熱管熱控技術可以讓返回器在歷時8天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，這種可調節熱導的“熱開關”薄厚不一，設計人員一改以往做法，通過尋找最冷最熱點，確保器內溫度穩定、平均。

再小也要被找到

返回器質量、體積和布局等資源十分緊張，與神舟飛船相比，返回器的橫截面積僅為飛船的1/2，質量僅為飛船的1/10，因此，飛行試驗任務對高可靠的輕小型化回收著陸系統提出了更高要求。據彭兢介紹，返回器的重量只有330kg，為了減輕重量，里面類似飛機“黑匣子”的儀器，要從近6千克的重量降到1千克。

經過開展設計、分析和地面試驗等，回收著陸系統要保證配合搜索的信標不被破壞，以技術狀態正確的關鍵單機和設計可靠的關鍵環節，在第一時間發現回到家的再入返回飛行試驗器。