美国绕月飞船将跳跃式返回，NASA称是史上首次，不料中国早已实现

美国的猎户座绕月飞船就要返回地球了，这个事情对美国和NASA都非常重要，是他们重返月球的第一步。猎户座飞船跑这一趟，不仅测试了成本高达数十亿美元一发的SLS大火箭，还在飞船上放了3个假人，测试载人登月的可行性。猎户座飞船更是创造了纪录，最远到达了距离地球43.2万公里的地方，以往的载人飞船从未跑出过这么远。

猎户座飞船创造了载人飞船与地球最远距离纪录

现在猎户座飞船正在回程，将于12月11日返回地球大气层，并在海上“溅落”，这也是美国载人飞船一贯的着陆方式。但针对飞船的返回过程，NASA却早早地放出了大话，声称猎户座是史上首次采用跳跃式返回方式（即“打水漂”）重返大气层的载人飞船。

猎户座返回舱再入大气层

他们可能觉得这一次虽然没有载人，但飞船是为载人设计的，所以也把它归到了载人飞船的行列。但不知是NASA孤陋寡闻，还是有意说谎，因为照这个定义，他们难道不知道我国2年前就实现了载人飞船“打水漂”吗？

所谓的跳跃式再入或者“打水漂”，是指航天器返回大气层时，不是一股脑就扎进稠密大气，而是先“浅尝辄止”的以一定角度进入大气层一定深度，然后改变飞船的姿态，在气动阻力的作用下又会重新拉起，并返回太空。之后航天器又再一次下落，正式进入大气层并最终着陆。这种方法不仅能用在航天上，一些高超音速导弹也会借此来提高射程和机动性。

跳跃式返回

如果您还记得前不久神舟十四号飞船的着陆过程的话，就会发现神十四返回时就没这么复杂，而是直接在环绕地球的轨道上启动发动机减速离轨，然后在145公里高度抛弃推进舱，并在100公里左右的高度进入大气层，之后就直接靠空气摩擦来减速制动，产生的高温还会一度造成“黑障”，阻断通讯。在40公里高度黑障消失，接下来就可以开降落伞，准备着陆了。

神舟飞船着陆过程

那为什么猎户座飞船要搞得这么复杂，不是一次进入大气层，而是非要跳一跳，打一个水漂，再二次进入大气层呢？这完全是因为猎户座是一艘登月飞船，要飞到38万公里外的月球附近，甚至更远，所以它发射后的初始速度非常高，比较接近11.2公里/秒的第二宇宙速度。

猎户座飞船的绕月飞行是美国“阿尔忒弥斯”计划的第一步，十分重要。这个计划的目的就是重返月球，不仅实现载人登月，还要在绕月轨道上建立“门户”空间站，方便以后的地月往返，雄心还是非常大的。这也是阿波罗登月结束50年后美国再一次向载人登月发起冲击。

门户号月球空间站

说起来这事也让美国有些汗颜，第一次阿波罗登月是在1969年，使用了巨型的土星五号火箭，还有重达45吨、带有登月舱的阿波罗飞船，第一次成功地将宇航员送上了月球。阿波罗计划历时11年，耗资255亿美元（这可是当时的美元），一共实现了6次登月，共将12人送上月面，最后一次登月是1972年的阿波罗17号，到现在正好50年。

美国50年前就实现了登月

与当年美苏争霸时期豪迈的登月计划相比，现在美国重返月球的过程显得特别曲折。“阿尔忒弥斯”计划是美国前总统特朗普在2017年签署的，打算在2024年将宇航员送上月球。然而计划却执行得很不顺，对标土星五号的是SLS大火箭，这个火箭高达98米，起飞重量2497吨，芯一级的4台主发动机来自退役航天飞机上拆下来的RS-25，两个固体助推器也和航天飞机相似，只是多了一节。

SLS大火箭

按说美国50多年前就能搞出发射成功率100%的土星五号巨型火箭，现在利用航天飞机技术再搞一个SLS，应该没有太大问题。然而事实的发展却并非如此，不仅SLS火箭和猎户座飞船的进度屡屡滞后，原定2024年登月的节点已经不太可能，而且在猎户座飞船发射之前，被命名为“阿尔忒弥斯1号”的大火箭在燃料加注时屡屡出现液氢泄漏问题，多次推迟发射，甚至还被从发射台上撤下来运回厂房，才得以修复问题。

猎户座飞船发射

不只是火箭，猎户座飞船的进度也没快到哪儿去。猎户座的研发历史比“阿尔忒弥斯”计划更早，是已经夭折的“星座”计划的一部分，用来前往月球、火星和其它小行星。

猎户座返回舱（右）比阿波罗（左）大得多

它采用两舱设计，乘员舱比起阿波罗飞船可是大了许多，直径达到了5.02 米，高 3.3 米，重量约为 8.9吨，内部容积为 19.56 立方米，其中 8.95 立方米为可居住容积，最多能够运载6名宇航员。如果算上欧洲制造的服务舱，总重量达到了25吨。

猎户座飞船服务舱是欧洲造的

而阿波罗飞船的载人舱（指令舱）直径是3.9米，重量只有6吨，内部空间仅有猎户座乘员舱的1/3左右。因此猎户座飞船显得非常宽敞，让宇航员在飞往月球等深空的时候更加舒适。

飞船携带的假人

2014年12月5日，猎户座飞船首飞成功，那时用的是德尔塔4火箭，只在轨道上飞了4个半小时，轨道高度最高达到了5800公里，然后就返回地球落入太平洋，目的是验证飞船的隔热系统、电子设备、降落伞、计算机和分离动作的设计。

猎户座飞船在海上溅落

但猎户座那一次的再入过程也和神舟十四没什么区别，并没有采用“水漂”，因此再入时的最大过载到达了8.2个G。那为什么这次又要用了呢？原因很简单：这次从月球回来再入的起点不是近地轨道，而月地转移轨道。

猎户座飞船于11月16日随SLS火箭发射，11月21日在130公里高度飞掠月球背面，之后又进入一个“远距离逆行轨道”，11月25日距离月球9.2万公里，11月28日到达距离地球43.2万公里的最远处，比阿波罗13号创造的纪录还远了3万多公里。

猎户座飞船绕行月球

从12月1日开始，带着3个假人的猎户座飞船开始返回地球，并将于12月11日降落在太平洋海面上。这个过程就和它第一次试验时不同了。由于飞船从遥远的月球飞来，在接近地球的过程中，速度会越来越快，甚至会超过10公里/秒，接近11.2公里/秒的第二宇宙速度。如果以这个速度直接进入大气层，减速过载会很大，令宇航员很不舒服，最关键的是与空气的摩擦将非常剧烈，温度升得过高，对飞船的防热系统是一个严峻的挑战。

如果增加隔热瓦的厚度，那又会带来重量代价。同样的，如果在再入大气层之前主动减速的话，又需要多携带大量燃料，重量也会增加。但是跳跃式再入就完美地解决了这个问题，它通过第一次的再入拉起动作，利用空气摩擦减小了飞船的速度，从接近第二宇宙速度降到了第一宇宙速度附近，然后再一次进入大气层时，就可以按传统方式制动开伞，宇航员所受的过载仅有4个G左右，隔热系统受到的压力也比较小。

飞船与空气摩擦

对于美国来说，“打水漂”返回方式还带来了另一个好处。当年阿波罗飞船由于是直接再入，导致溅落地点与返回地球的时机存在很大关系，不好控制，有时需要美海军船队远航近3000公里才能到达。但跳跃式再入可以让猎户座飞船更自由地选择着陆点，离海岸更近，目标是距离加州海岸80公里，从而降低了搜救难度。

猎户座采用群伞方式溅落

但是“打水漂”要实现起来并不容易，因为返回舱没有任何舵面，对再入弹道的计算需要非常精确，对导航和姿态控制的要求很极高，否则就会差之毫厘谬以千里。一个国家能做到“打水漂”式再入，就代表它具备了深空探测并返回的技术，特别是对于个头很大的载人航天器来说，这可是个了不起的能力。所以NASA才会如此兴奋，直接宣称这是载人飞船史上首次实现跳跃式再入。

跳跃式再入的轨迹

然而NASA实在是过于健忘了，因为就在2年多以前，我国的新一代载人飞船试验船就已经实现了“打水漂”返回，而且获得了成功。我国的新飞船于2020年5月5日由长征五号B火箭发射升空，同样是无人测试，与猎户座这次发射的目的相似。新飞船的设计用途也和猎户座很像，不仅要执行近地轨道的载人天地往返，将来也要执行载人登月甚至是登火星任务，所以同样也要验证高速返回大气层的能力。

新一代载人飞船试验船

于是新飞船在轨期间曾利用自身动力7次抬升轨道，高度从377公里一直升到了8000公里，然后模拟从深空返回，以30多马赫的初速度开始再入大气层，同样是先以特定角度俯冲进入大气，再拉起返回太空，然后再一次进入，并成功在东风着陆场的预定地点着陆。与神舟飞船的单主伞+反推发动机着陆不同，重量更大的新飞船采用的是群伞+气囊着陆，缓冲更充分，并且飞船返回舱可以重复使用。

新飞船成功着陆

如此一来，我国的新飞船虽然是无人测试，但完成跳跃式“水漂”再入却比同样是无人状态的猎户座飞船早了2年多，NASA所说的“史上首次”显然与事实不符。如果把范围再放宽一些的话，我国在2014年10月~11月进行的嫦娥五号T1测试任务，就已经实现了无人探测器返回舱的跳跃式再入，验证了嫦娥五号的返回技术。2020年12月，嫦娥五号采样返回舱在内蒙古四子王旗预定地点着陆，同样采用了“打水漂”的着陆方式。

嫦娥五号返回过程

这充分说明我国无论是载人飞船和无人探测器，都已掌握了“打水漂”返回技术，而且比猎户座飞船还要早，NASA这次是闹了笑话了。