中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝
(資料圖片)
通訊員 張亞婧
北京時(shí)間12月4日晚，隨著一頂巨型降落傘打開，神舟十四號(hào)飛船返回艙緩緩降落于我國東風(fēng)著陸場，護(hù)送三名航天員平安回到地球家園。
在這條回家之路上，回收著陸是載人飛船飛行任務(wù)的最后階段，也決定著飛行任務(wù)最后的成功。而這頂面積達(dá)一千多平方米的降落傘，是飛船回收著陸系統(tǒng)的重要部分，可實(shí)現(xiàn)返回艙從高鐵到馬拉松的“急剎車”。
中國航天科技集團(tuán)五院載人飛船系統(tǒng)總體副主任設(shè)計(jì)師彭華康介紹，返回地面之前，飛船返回艙要經(jīng)歷分離、制動(dòng)、再入、減速、著陸緩沖五大階段。該院508所為神舟飛船配套研制了高可靠性和安全性的回收著陸分系統(tǒng)，為護(hù)佑航天員安全回家、確保飛船返回艙走穩(wěn)歸航中發(fā)揮了重要作用。
精測高度，開啟回家“大幕”
彭華康介紹，神舟“回家”的第一步是分離與制動(dòng)階段。
“此次返回仍然采用 ‘快速返回方案’，即神舟十四號(hào)在與空間站組合體分離后，再飛行5圈就開始返回地面；之后，位于前段的軌道艙與中段的返回艙分離；返回艙、推進(jìn)艙兩艙組合體再通過制動(dòng)變軌，使艙體從近400公里的圓形軌道變成近地點(diǎn)低于100公里的橢圓軌道；隨后，推進(jìn)艙和返回艙分離，返回艙以精確計(jì)算的再入角度進(jìn)入地球大氣，推進(jìn)艙在穿越大氣層時(shí)燒毀。”彭華康解釋。
接下來是再入階段。神舟十四號(hào)返回艙的外形像一個(gè)上窄下寬的大鐘，再入之前，艙上自帶的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)將返回艙調(diào)整為大底朝前的配平狀態(tài)，以升力控制的方式再入。
彭華康告訴記者，再入的過程中，返回艙和大氣層空氣劇烈摩擦，形成包裹住返回艙的等離子區(qū)，造成地面與艙體之間信號(hào)中斷，這段時(shí)間被稱為“黑障區(qū)”，在這個(gè)過程中，地面無法通過任何遙控方式對(duì)飛船進(jìn)行控制，依靠飛行器全自動(dòng)處理。
據(jù)他介紹，神舟飛船在軌飛行的時(shí)間里，回收著陸分系統(tǒng)只是在返回艙內(nèi)靜靜守候，直到飛船返回艙穿過大氣層后自由下落至距地10公里高度時(shí)，由靜壓高度控制器判斷高度，并發(fā)出回收系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)，回收著陸分系統(tǒng)才開始工作。
逐級(jí)開傘，從高鐵到馬拉松的“急剎車”
到了減速階段，在距離地面40公里左右時(shí)，飛船已基本脫離“黑障區(qū)”。返回艙上安裝了靜壓高度控制器，通過測量大氣壓力來判斷所處高度，當(dāng)返回艙距離地面10公里左右時(shí)，靜壓高度控制器會(huì)給出一個(gè)信號(hào)，引導(dǎo)傘、減速傘和主傘相繼打開。
“三傘的面積從幾平方米增大到幾十平方米再到一千多平方米，通過這樣逐級(jí)開傘的方式以減小過載，保護(hù)航天員?！迸砣A康說，設(shè)計(jì)師為飛船量身定制了一套三級(jí)開傘程序，先打開兩個(gè)串聯(lián)的引導(dǎo)傘，再由引導(dǎo)傘拉出一頂減速傘。減速傘工作一段時(shí)間后與返回艙分離，同時(shí)拉出1200平方米的主傘。這一系列動(dòng)作，成功將飛船返回艙從高鐵的速度，降到普通人跑馬拉松的速度。
他還提到，為防止減速傘和主傘張開瞬間承受的力太大，減速傘和主傘均采用了收口技術(shù)，也就是說，放慢傘繩從收攏到散開的過程，讓1200平方米的大傘分階段張開，保證整個(gè)開傘過程的過載處于航天員體感可承受的范圍。航天員也正因?yàn)楦惺艿竭@一連貫動(dòng)作的晃動(dòng)，才能確認(rèn)回收系統(tǒng)工作正常。
反推助力，實(shí)現(xiàn)返回艙軟著陸
在著陸緩沖階段，防熱大底與側(cè)壁的防熱材料是飛船進(jìn)入大氣層后的“鎧甲”，等主傘完全打開后不久，返回艙就會(huì)拋掉這身“鎧甲”，伽馬高度控制裝置開始工作，通過發(fā)射伽馬射線，實(shí)時(shí)測量距地高度。
彭華康說，當(dāng)返回艙降至距離地面1米高度時(shí)，底部的伽馬高度控制裝置發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)，艙上的4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，產(chǎn)生一個(gè)向上的沖力，使返回艙的落地速度達(dá)到1-2米/秒。同時(shí)，安裝緩沖裝置的航天員座椅會(huì)在著陸前開始抬升，使沖擊的能量被緩沖吸收，航天員便可安全著陸。
落點(diǎn)標(biāo)位，助力搜救快速定位
返回艙安全著陸后，為保證地面搜救系統(tǒng)及時(shí)搜索到返回艙，除布設(shè)一定數(shù)量的雷達(dá)，跟蹤測量返回艙軌道并預(yù)報(bào)落點(diǎn)位置外，返回艙上還安裝了自主標(biāo)位設(shè)備，告訴搜救人員“我在這里”。
彭華康說，標(biāo)位設(shè)備以發(fā)送目標(biāo)救援組織規(guī)定頻率和格式的無線電設(shè)備為主。為了方便在夜間尋找返回艙，飛船返回艙的“肩部”位置還裝有閃光燈，直升機(jī)據(jù)此能在夜間發(fā)現(xiàn)返回艙。
他告訴記者，一旦返回艙降落在海上時(shí)，在波浪翻滾的大海里，直徑3米的返回艙難以被發(fā)現(xiàn)，為引導(dǎo)飛機(jī)和救撈船搜索返回艙，返回艙底部裝有海水染色劑。海水染色劑會(huì)緩慢釋放，將附近水面染成亮綠色，持續(xù)時(shí)間可達(dá)4小時(shí)。
故障預(yù)案，充分把握救生機(jī)會(huì)
神舟十四號(hào)載人飛行任務(wù)是我國組織實(shí)施的第9次載人航天飛行。神舟十四號(hào)航天員乘組在軌工作生活6個(gè)月，在地面支持下圓滿完成了三次出艙活動(dòng)，一次“天宮課堂”太空授課活動(dòng)，開展了多項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)與應(yīng)用項(xiàng)目，見證了中國空間站“T”字構(gòu)型基本建成的“高光時(shí)刻”。
“此次返回任務(wù)過程環(huán)環(huán)相扣、天衣無縫，地面技術(shù)團(tuán)隊(duì)密切配合、大力協(xié)同，為神舟十四號(hào)載人飛行任務(wù)畫上了圓滿的句號(hào)。”彭華康告訴記者，由于飛船返回艙在返回過程中處于高速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，一旦中途出現(xiàn)故障，外界無法采取營救措施，也不可能將程序暫停或恢復(fù)到原位重新開始。因此，回收著陸分系統(tǒng)的工作過程只能是由一系列不可逆按時(shí)序執(zhí)行的動(dòng)作組成。
他說，為保證航天員的生命安全，提高回收著陸分系統(tǒng)工作的可靠性和安全性，五院508所為回收著陸分系統(tǒng)設(shè)置了9種故障模式，涉及正常返回、中空救生、低空救生3種基本返回工作程序，采取了備份降落傘裝置、時(shí)間控制器、三組高度開關(guān)等多種備份措施，以全面保證返回艙在火箭發(fā)射段、上升段、正常返回和應(yīng)急返回段的安全返回與著陸。
來源：中國青年報(bào)客戶端
【來源：中國青年網(wǎng)】
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