31马赫两次“打水漂”，5000公里90度急转弯，嫦娥六号黑科技曝光_风闻
科大二助-1小时前
作者 | 科罗廖夫
来源 | 科大烽火
嫦娥六号黑科技曝光，以31马赫速度在大气层边缘进行90度拐弯，上演太空绝技。被誉为“嫦娥之父”的欧阳自远院士曾说过：“谁控制了外太空，谁就控制了地球。”嫦娥六号月球探测器用31马赫的速度，以完美的姿态返回地球，展示了中国航天技术的突破。
嫦娥六号返回器的返回过程十分顺利，准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域，仪器舱工作正常，标志着嫦娥六号探月工程任务取得圆满成功，实现了世界首次月球背面采样返回。
嫦娥六号的返回速度这几天成了全球瞩目的焦点。嫦娥六号返回地球时的最高速度达到了31马赫，这超越了“奥特曼的速度”，成为迄今为止速度最快的返回式航天器。
马赫数是速度与音速的比值，音速在不同高度、温度和大气密度状态下具有不同数值，因此马赫数只是一个相对值。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/秒，1马赫是指飞行体在海平面高度时340米/秒，或1224公里/小时。而随着高度的增加，大气温度的降低，音速值也会下降，例如在2万米高空的音速值大约为290米/秒。而到了100公里左右的卡门线（大气层与外太空的界限），音速值会更低。
如果不考虑高度和温度的变化，嫦娥六号的31马赫速度，大约折合为10.5公里/秒，嫦娥六号的31马赫速度已经高于第一宇宙速度。第一宇宙速度为7.9公里/秒，大约折合为25马赫。目前射程最远的洲际弹道导弹的最大关机速度也就是25马赫左右。而嫦娥六号的速度超过了目前射程最远的洲际弹道导弹。
同时，嫦娥六号的弹道十分诡异，再入点的高度为5000公里，是打着“水漂”返回地球的，其，后半段的弹道就像是一枚乘波体构型的高超音速导弹。
这次嫦娥6号返回地球，完全是按照“钱学森-桑格尔弹道”回来的，进行了太空“打水漂”机动，而且是二次弹出大气层，二次再入大气层，先后打了两个“水漂”。
“钱学森-桑格尔弹道”，其实是两个不同的概念。桑格尔弹道是由德国科学家教授桑格尔提出于上世纪30年代，桑格尔设想一种火箭发动机的飞行器，发射后先爬升到100~120公里高度的临界空间，然后向下俯冲，在大气边缘弹跳着飞行，这就是著名的“桑格弹道”。
而此时在美国的科学家钱学森提出了一种革新的弹道设想，先是用火箭发动机将飞行器推送进入太空，轨道高度200~300公里，然后再掉头俯冲，进入大气层高度100公里的“卡门线”下方以后，以滑翔状态前进，这样可以用较少的燃料消耗获得较大的飞行距离。
钱学森弹道的主要特点是飞行器由火箭助推先飞出大气层，然后在大气层边缘进行滑行飞行。而桑格弹道更像是在大气层里面跳跃着“打水漂”，后来有人将二者统称为“钱学森-桑格尔弹道”。
嫦娥6号的轨道器和返回舱在南大西洋海域上空5000公里的高度开始装订返回地球的弹道参数，这相当于给一枚太空中飞行的洲际弹道导弹输入了瞄准数据，然后嫦娥六号的轨道器和返回舱解锁分离，这相当于带有分导式多弹头装置的洲际弹道导弹释放核弹头。返回舱以31马赫的高速呈弹道式下落，在距离地面大约120公里的高度进入了地球大气层边缘，开始第一次气动减速。
经过第一次气动减速的返回舱下降至预定高度（大约80公里），然后返回舱翻身调整气动姿态，在气动作用下掉头再次向上弹跳，跃出了大气层，到达一定高点以后转身向下，第二次进入了大气层，开始实施第二次气动减速。
这个“打水漂”轨道，学名为“地月自由返回轨道半弹道跳跃式着陆技术”。返回舱在距离着陆区数千公里的很远位置第一次再入大气层，随后返回舱被上层大气“弹”回了太空，最后返回舱再次进入大气层，减速至开伞正常着陆。这个过程大约相当于一次洲际弹道导弹的乘波体高超音速战斗部的“水漂突防”。
嫦娥六号使用独特的两次打水漂返回弹道，也就是“半弹道跳跃式返回技术”，就是针对上述所说的嫦娥六号高达31马赫的再入速度的。如果嫦娥六号的返回舱直接以这样的高速返回，那么数千度炽热的气动加热将是极为剧烈的，嫦娥六号如果单纯的采取防热措施，会大幅度增加返回舱重量。
由于嫦娥六号的高度和直径都是1.25米，重量只有300公斤，不太可能像几吨重的神舟飞船那样大量敷设隔热瓦，必须结合跳跃式返回弹道来减速，延缓气动烧灼。
因此必须为嫦娥六号返回器进行大气层减速，于是中国航天工程师们就按照“钱学森-桑格尔”滑翔弹道设计了一个比较平缓的两次打水漂条约弹出大气层的返回弹道，这样就能把嫦娥六号返回舱的烧灼控制在理想范围内。
嫦娥6号的整套动作就像是两次“打水漂”，也称为“半弹道跳跃式返回”技术。半弹道式返回并不是中国的独创，当年苏联和美国都应该过，包括苏联的Zond-6、Zond-7、Zond-8三次探月返回任务，以及美国阿波罗登月的无人飞船任务。但美苏的“半弹道跳跃式返回”都比较粗糙，其二次起跳的高度较低，航程增加有限，而且落点精度误差有数百公里。
而中国把这种技术发扬得非常好，两次起跳横跨6000多公里，最终落点十分精确，这说明中国的返回舱控制和姿态都非常完美。嫦娥六号甚至与嫦娥五号的着陆点相距只有1.85公里。这还算上了末端开降落伞的漂移量，如果没有降落伞，那么末端精度数百米是可以做到的。嫦娥六号的落点精度非常高，最后的落点与基本瞄准点极为接近，几乎达到了最理想的状态。
目前这种技术应用于最先进的洲际弹道导弹和高超音速武器的突防措施上。大家还记得我国的东风-17高超音速导弹吧，这种高超音速导弹就采用了“打水漂”技术，以高超音速在大气层边缘连续的“打水漂”突防，让强敌防不胜防。如果嫦娥6号的返回舱装有核弹头，那就是一枚具备乘波体高超音速战斗部先进突防能力的洲际弹道导弹。