抄袭中国嫦娥五号?美猎户座飞船返回:水漂弹道, 是我们泄密了吗？

NASA官网于美东时间12月10日19点15分报道，阿尔忒弥斯计划已经进入第25天，猎户座飞船已进入旅程的最后阶段，预计将于12月11日在美国东部标准时间下午12点39分在瓜达卢佩岛附近的巴哈海岸溅落。

据目前官方放出的消息，猎户座飞船将会采用一种“跳跃式”再入的方式返回地球，其原理是利用飞船在大气中高速运动的升力将飞船“弹回”高空再次下落，看起来是不是非常熟悉？这不就是嫦娥五号月球采样返回的“水漂弹道”返回么？NASA真抄袭了我们的技术？还是我们已经泄密了？

阿尔忒弥斯计划：返回

阿尔忒弥斯是美国重返月球的重要计划，虽说是“再次登陆月球”，但阿尔忒弥斯计划却完全已经脱离了阿波罗计划的“影子”，该计划打算建立一个地月轨道运输系统，其子系统包含了如下几个系统：

• 1、太空发射系统（SLS火箭）；
• 2、猎户座飞船；
• 3、月球门户空间站；
• 4、商业载人着陆系统（星舰月球版）；

其基本设计思想是这样的，月球空间站被设计定位在地月系拉格朗日的L1点上，地球和月球空间站之间会有定期航班，月球和月球空间站之间也有“定期航班”，未来的阿尔忒弥斯“系统”将成为地月之间交通系统。

笔者也认为这个系统设计非常合理，参与NASA的阿尔忒弥斯计划的国家众多，到目前为止已经有欧洲空间局 (ESA)、日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 和加拿大航天局 (CSA)，其中欧空局参与国为卢森堡、意大利和英国以及域外国家阿联酋，而领导者正是美国国家航天局（NASA）。

阿尔忒弥斯计划实在太过庞大，所以不可能是一次实施的，而NASA也将该计划分成了多次实施，如下为任务分配：

• Artemis 1：2022年11月16日，无人猎户座飞船绕月飞行，为期25天；
• Artemis 2：2024年5月，猎户座飞船载4人飞越月球返回，为期10天；
• Artemis 3：2025年，猎户座飞船+星际飞船 HLS，4人月球轨道+2人登月，为期30天

载人登月执行到Artemis 3，重返月球算是完成了，不过阿尔忒弥斯计划却还没完成，还有如下步骤：

• Artemis 4：2027年，I-HAB模块运抵地月系L1点，开建月球门户；
• Artemis 5：2028年，月球地形车登陆月球，将ESPRIT加油模块运送到月球门户；
• Artemis 6：2029年，交付月球门户的气闸登月模块；

目前阿尔忒弥斯计划就规划到2029年，也就是按计划2029年前“月球空间站”将基本完成，而在11月16日14时48分，NASA在卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射的携带了猎户座飞船的SLS火箭，只是Artemis 1的无人飞船绕月飞行返回。

推迟了18次的SLS火箭成功发射，让NASA也舒了口气，毕竟执行过阿波罗计划的NASA也是要面子的，18次推迟后终于发射成功，至少开启了阿尔忒弥斯计划。

猎户座飞船返回：

猎户座飞船的绕月之路走了一条相当复杂的路线，除了绕月飞行以外还有一些科学任务，12月5日10点43，猎户座飞船最后一次接近近月点，从月球上空80.6英里（约130千米）处掠过后启动了服务舱上的主发动机，这个由ESA负责建造的发动机持续工作了3分27秒，使猎户座的速度增加了655英里/小时（1054千米/小时），足以让猎户座脱离月球大的范围重返地球。返回日志：

• 1、12月6日04点43分，主发动机为修正轨迹点火，持续5.7秒，猎户座飞船也在这天正式脱离月球引力范围（距离地球392679.9千米，距离月球约127138千米），速度为804.7千米/小时；
• 2、12月7日下午3点（美国中部标准时间），猎户座飞船距离地球376747千米，距离月球205513千米，速度为1319.6千米/小时。
• 3、12月8日中部标准时间下午6:00，猎户座飞船距离地球333456千米，距离月球290325.6千米，速度为2277.2千米/小时。
• 4、12月9日中午标准时间下午2:30，猎户座飞船距离地球276002千米，距离月球344721千米，速度为3379.6千米/小时。
• 5、12月10日中部标准时间下午2点，猎户座距离地球182584千米，距离月球385328千米，速度为5431.5千米/小时
• 计划于12月11日中部标准时间上午11点39分（美国东部标准时间下午12点39 分，北京时间12月12日凌晨1:39分）在瓜达卢佩岛附近的巴哈海岸溅落。
• 以上数据均为NASA官方网站查询取得

从这个与地球和月球距离之间的改变各位也可以看出，猎户座飞船走的是一条绕地的大椭圆轨道，远地点在月球，近地点在地球，刚开始时速度很慢，但进入地球引力范围后速度越来越快，直至它基本接近第二宇宙速度冲入地球大气层；

穿越大气层：真用“跳跃式”轨道？

猎户座飞船会减速进入地球轨道，然后再减速返回地球吗？答案是否定的，它直接瞄准了美国西海岸的加利福尼亚瓜达卢佩岛附近的巴哈海岸外溅落，冲入大气层的速度为40233千米/小时（约合：11.176千米/秒）。

再入轨迹与溅落区域

位于地球静止轨道上的跟踪和数据中继卫星 (TDRS)将为这次返回提供轨迹修正燃烧、航天器分离、重返地球大气层和溅落的通信。在服务舱与飞船分离前不久，通信将从NASA的深空网络切换到其近空网络，由该卫星完成中继通信服务。

猎户座飞船在南太平洋东部进入大气层，以一条弹道的轨迹下降到距离地面约60千米，平坦底部的猎户座飞船以一个微弱的迎角在高速大气的作用下冲向将其托起，并继续上升到约90千米的顶点后再以抛物线方式降落。

这个方式可以降低飞船在大气层中的减速过载，另一个也可以降低防热大底的绝热要求，在月球以及行星探测器的返回上，这种方式是比较合适的，如果不采用这种方式，要么弹道返回过载太大，宇航员难以忍受，要么需要减速进入地球轨道后再返回，会需要搭载额外的燃料。

猎户座飞船返回：真抄了中国的嫦娥五号探测器返回方式？

大家对猎户座飞船再入大气层方式怎么看怎么熟悉，事实上我国嫦娥五号采样返回的测试飞行器“小飞”和嫦娥五号再入返回舱用的就是这种“跳跃式”再入，原因也很简单，不但省时间还节省燃料，只是控制要求相当高，对飞行器在大气层中的再入角度尤其高！

2020年12月17日，嫦娥五号到达轨返分离点时, 轨道器与返回器分离，轨道器完成规避机动，返回器惯性飞行，准备再入大气层：

• 1时33分，嫦娥五号返回器在距地面高度约120千米处，以接近第二宇宙速度在南大西洋上空高速进入地球大气层，实施初次气动减速。
• 下降至预定高度后，返回器向上跃出大气层，到达最高点后开始滑行下降。之后，返回器再次进入大气层，实施二次气动减速。
• 在降至距地面约10千米高度时，返回器打开降落伞完成最后减速，1时59分，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，任务完成

这种方式很像打水漂，因此在国内有很多朋友都将其称为“水漂弹道”，所以问题来了，猎户座飞船的返回轨迹真嫦娥五号一模一样，真抄了嫦娥五号的返回方式？答案是否定的，因为这种技术并不是嫦娥五号首创，而是在航天史上早就有应用！

这种返回方式有一个俗称叫做“‘Skip’ Reentry”，这个英文说法挺形象“跳跃再入”，专业的名词叫做“Non-ballistic atmospheric entry”，中文翻译为：非弹道大气层再入，高层大气中采用空气动力升力来遵循非弹道轨迹，包括跳跃和滑翔等飞行轨迹。

这个理论最早诞生于二战时期，曾让V-2导弹的射程从275千米翻倍至约550千米，不过在再入返回飞行器上的第一次应用是前苏联月球探测器Zond 5的再入返回，这个探测器将两只乌龟、果蝇卵和植物带到了月球轨道附近并返回。

前苏联月球探测器Zond 5

1968年9月14日世界标准时间 9:42.10从拜科努尔航天发射场的Site 81发射升空，9月21日再入地球大气层，原计划着陆点在哈萨克斯坦，但它溅落在了印度洋（前苏联在印度洋部署了8艘舰船，这里应为备用着陆点），其再入轨迹剖面大致应用了“跳跃再入”方式，这是这种方式的第一次再入应用。

后来的阿波罗登月计划中的返回飞船也采用了类似的概念，但却不是真正的“跳跃再入”，因为飞船并没有一个跃起“离开”大气层再入的概念，NASA将其称之为"Lifting Entry"（提升进入），因此对于阿波罗飞船是否用了“‘Skip’ Reentry”是一个争议。

阿波罗飞船返回轨迹：有两次高度爬升，但未跃出大气层

之后这种方式就被嫦娥 5-T1飞行器采用了（小飞），这是2014年10月24日02时00分04.829秒从西昌卫星发射中心由长征三号丙改进二型运载火箭（遥12）发射升空，3天后抵达月球并返回，11月1日服务舱和返回飞行器分离再入大气层，以“‘Skip’ Reentry”的方式着陆于四子王旗红格尔苏木活福滩乡境内。

从“‘Skip’ Reentry”的发展轨迹来看，前苏联的Zond 5是第一次应用，但当年非常粗糙，阿波罗计划打算用，但动作有些“变形”，完美使用则是中国的嫦娥T1飞行器，还有后来的嫦娥五号再入飞行器，目前的猎户座飞船确实是在嫦娥系列之后使用的，不过“‘Skip’ Reentry”概念早就有之，所以猎户座飞船返回用“‘Skip’ Reentry”也没有所谓的问题哈。