人在月球，怎么回家？

毛新愿

地球上有上百万种动物，它们有各自生存的特点。人类作为高级动物，得以从动物身上获取灵感，创造出新发明为自己所用。比如，科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理，研制了飞行服——“抗荷服”，这成为助力人类飞向更高处的关键装备。假如你能获取动物的某种能力，你希望是什么呢？

科学地探求真理，要求我们的理智永远不要狂热地坚持某种假设。——莫洛亚（法国作家）

人类再次登上月球，甚至未来登陆火星，一直是大家关注的焦点。那你知不知道，降落在其他星球上的宇航员要怎么回到地球呢？我们以登月为例了解一下吧。

天宫空间站仅距离地球表面约400 千米，相比之下，月球到地球的平均距离达到38 万千米，载人登月的难度可想而知。因此，为确保航天员安全无虞地在地月之间往返，不仅需要世界上最强大的运载火箭、最先进的载人飞船、最复杂的登月舱，还需要一整套安全的流程。

第一步：离开月球表面

任何一个大天体都有自己的引力场，牢牢束缚住天体附近的物体，要想离开，就要挣脱这个引力场。在地球上这个过程极其艰难：一方面，地球质量巨大，重力的束缚能力更强；另一方面，地球有稠密大气，加速时剧烈的空气冲击会给火箭带来不小的阻力和热量。所以，我们看到的所有火箭发射，几乎都是“庞然大物吐着巨大的火舌”拔地而起，画面震动，烟雾弥漫。

表面看来，离开月球表面似乎简单不少：一方面，月球的重力只有地球的六分之一，逃脱难度大幅降低；另一方面，月球上几乎是真空状态，根本不用设计额外的火箭整流罩等防护空气冲击的结构。小型的发动机和相对简单的登陆飞船，就能带着航天员离开。在实际操作中，登陆飞船包括着陆器和上升器两个部分，只有上升器会离开月球。

然而，抵达月球表面的任何一个组件，都要搭乘火箭从地球发射，再由着陆器带到月球表面。受限于火箭发射能力，航天员所在的上升器必须简约到极致，以节省质量和空间。月球上一片荒芜，没有成熟的发射场提供后勤保障，上升器必须长期稳定保管推进剂，就地取材、以底部的着陆器作为“发射塔架”，自己独立导航控制，才能离开月球表面。

第二步：在月球轨道对接

离开月球表面，已经是上升器推进能力的极致，可依然不足以彻底摆脱月球的引力场直接返回地球。因此，它的下一个目标是找到一直在围绕月球运行的返回舱。返回舱携带了一个拥有强劲动力的推进舱，足以保证送航天员返回地球。因而，上升器在起飞之前，必须精准预测返回舱的行动轨迹，找到合适的发射窗口，才能保证二者在月球上空准时轨道交会。需说明的是，这个窗口的狭窄程度以“秒”来计。

幸运的是，由于月球的真空状态，任何一个航天器都不需要像在地球附近执行任务一样飞得很高以远离大气的摩擦，这让上升器离开月球表面后轨道交会的难度降低不少。随后，上升器和返回舱- 推进舱组合体在近乎一样的轨道飞行稳定。可是，月球本身距离地球太远了，光速通信延时都有2 秒以上。当它们处于月球背面时，月球也会完全遮挡住信号，导致在地球上控制两个庞然大物准确对The Big Bang | ∞大爆炸接极其艰难。

因而，上升器和返回舱- 推进舱组合体需要自主完成准确的对接，其间航天员会密切监控对接的各项指标，如有问题随时转成手动对接模式。在完成对接后，航天员和从月球表面带回的科研材料，将会全部转移到更大更安全的返回舱里。而完成使命的上升器和航天服等，将会被无奈舍弃，最终撞向月球表面。

第三步：返回地球

找准时间窗口后，推进舱将会强力工作，推动整个组合体摆脱月球引力的束缚，正式踏上返回地球的旅途。不过，38 万千米的太空旅途并非一帆风顺。只有理论设计的轨道是完美的，现实中的飞行轨道总会存在偏差。在飞行过程中，地面会严密监控这个偏差，在有必要时让推进舱数次工作以修正轨道，才能确保组合体准時准确地抵达地球。

在抵达地球附近时，推进舱也完成了它的使命，将被舍弃，返回舱则轻装上阵冲进地球。然而，稠密的大气和强大的引力再次成了巨大的挑战。返回舱是从遥远的月球返回，在冲进地球大气前，速度已经被提升到了地球的第二宇宙速度左右，即11.2 千米/ 秒。相比较之下，神舟飞船等返回地球时，仅需面临第一宇宙速度（7.9 千米/ 秒）的挑战。额外的速度，会造成大气冲击指数级提升，积累的热量会严重威胁整个返回舱的安全。

一个有效的解决途径就是打“太空水漂”，返回舱借助接触大气上层以产生足够大的气动力一跃而起，“缓一缓”再落下来，来回几次，最终返回。因为空气密度各处不同，冲进大气的角度和姿态极难控制，每次冲进大气都要保证不要超过返回舱的热量和冲击力忍耐极限，“打水漂”的次数和间隔要精准计算，最后的落点也要求是提前准备的降落区域。显而易见，这一系列操作是极其复杂的、非常了不起的事情。

终于，“太空水漂”结束，返回舱一头“扎进”大气，开始了最后的旅途，其间通过气动力和姿态控制牢牢保证飞船隔热面直接面对大气冲击，将2000 多摄氏度的高温隔绝在外。航天员能看到窗外的“火闪雷鸣”，飞船内部却是舒适的20 多摄氏度。最后，引导伞、主伞等降落伞系统先后打开减速，让飞船落到地面或海洋。由于这些区域一般是无人区，搜救队伍要努力在第一时间找到航天员，把他们从密封的返回舱拯救出来。

再经过一段时间隔离之后，航天员才能真正面对大众，成为人们心目中的英雄。而他们的荣誉背后，还有许多科技人员，他们也是默默无闻的英雄。