任昕宇 羅維瑋?科技日?qǐng)?bào)記者?付毅飛

(相關(guān)資料圖)

據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間2023年6月4日6時(shí)33分，神舟十五號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。7時(shí)9分，神舟十五號(hào)航天員費(fèi)俊龍、鄧清明、張陸全部安全順利出艙，健康狀態(tài)良好。神舟十五號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功，“圓夢(mèng)乘組”平安凱旋。

這是我國(guó)空間站轉(zhuǎn)入應(yīng)用與發(fā)展階段后的首次返回任務(wù)。記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)五院了解到，該院的GNC（制導(dǎo)導(dǎo)航與控制）分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)、回收著陸分系統(tǒng)、測(cè)控通信分系統(tǒng)、數(shù)管分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)等各支技術(shù)隊(duì)伍密切配合、協(xié)同作戰(zhàn)，確保了任務(wù)圓滿成功。

返回五階段步步“精心”

據(jù)五院載人飛船回收試驗(yàn)隊(duì)總體負(fù)責(zé)人彭華康介紹，神舟十五號(hào)載人飛船返回，分為分離、制動(dòng)、再入、減速、著陸緩沖五個(gè)階段，環(huán)環(huán)相扣，步步“精心”。

其中，在分離階段，此次返回仍然延續(xù)神舟十三號(hào)以來(lái)的“快速返回方案”，即神舟十五號(hào)在與空間站組合體分離后，繞地球飛行5圈后開(kāi)始返回地面。隨后，飛船返回艙與軌道艙分離。

制動(dòng)階段，神舟十五號(hào)延續(xù)了神舟十二號(hào)以來(lái)的預(yù)測(cè)-校正雙環(huán)制導(dǎo)方式，使返回艙以精確計(jì)算的再入角度進(jìn)入地球大氣層，推進(jìn)艙在穿越大氣層時(shí)燒毀。

再入階段，艙上自帶的發(fā)動(dòng)機(jī)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。在再入過(guò)程的“黑障區(qū)”，返回艙與地面信號(hào)中斷，研制團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套全自動(dòng)的處理方式，保證艙體順利穿越“黑障”。

減速階段，當(dāng)返回艙距離地面10公里左右時(shí)，引導(dǎo)傘、減速傘和主傘相繼打開(kāi)，將速度降低到每秒幾米。

著陸緩沖階段，返回艙距離地面1米左右時(shí)，反推發(fā)動(dòng)機(jī)向下點(diǎn)火，使返回艙進(jìn)一步減速，最終以每秒1至2米的速度著陸。

為確保任務(wù)萬(wàn)無(wú)一失，試驗(yàn)隊(duì)提前進(jìn)行了四次全流程桌面推演和三次全系統(tǒng)綜合演練，針對(duì)返回過(guò)程故障、著陸環(huán)境異常、處置工序故障三大類故障模式，準(zhǔn)備了20多種處置預(yù)案。

新一代GNC系統(tǒng)能“指哪兒打哪兒”

返回再入GNC技術(shù)直接關(guān)系航天員的生命安全。以此次返回任務(wù)告捷為標(biāo)志，我國(guó)GNC系統(tǒng)完成了全面更新?lián)Q代。

我國(guó)的飛船返回再入GNC技術(shù)共經(jīng)歷了兩代。第一代被稱為“標(biāo)準(zhǔn)彈道自適應(yīng)制導(dǎo)方法”，在從神舟一號(hào)到神舟十一號(hào)的11艘飛船上應(yīng)用。神舟十二號(hào)至神舟十五號(hào)這一批次的4艘神舟飛船，采用的是“自適應(yīng)預(yù)測(cè)制導(dǎo)方法”，即第二代返回再入技術(shù)。

“采用二代返回技術(shù)后，最差返回精度比一代最好的都好。”五院載人飛船系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師胡軍說(shuō)，采用一代技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)大范圍的軌道條件變化時(shí)，就需要地面進(jìn)行人工干預(yù)；而二代GNC系統(tǒng)則可以自主適應(yīng)，體現(xiàn)在返回精度上，可以說(shuō)能做到“指哪兒打哪兒”。

記者了解到，該技術(shù)此前已經(jīng)在我國(guó)新一代載人飛船、嫦娥五號(hào)等型號(hào)中得到了驗(yàn)證。4艘神舟飛船連續(xù)精準(zhǔn)降落，進(jìn)一步證明了該方法的科學(xué)性、穩(wěn)定性、先進(jìn)性和強(qiáng)適應(yīng)性。

“生命之傘”持續(xù)優(yōu)化

從1999年神舟一號(hào)成功發(fā)射返回至今，由五院508所研制的特大型降落傘已為神舟飛船奉獻(xiàn)了15次綻放，其中10次護(hù)佑航天員歸來(lái)。紅白相間的巨大傘花，是對(duì)航天員生命托付的最美答案。

這頂“生命之傘”傘衣面積達(dá)1200平方米，若在地面鋪展開(kāi)來(lái)，大約可覆蓋三個(gè)籃球場(chǎng)。

1992年載人航天工程立項(xiàng)后，為載人飛船研制降落傘提上了日程。該任務(wù)挑戰(zhàn)極大，技術(shù)指標(biāo)要求非常高。508所回收著陸分系統(tǒng)研制團(tuán)隊(duì)苦攻多年，終于攻克了特大型降落傘的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、總裝等多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)。

多年來(lái)，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)該降落傘持續(xù)創(chuàng)新優(yōu)化。在神舟十二號(hào)到神舟十五號(hào)這批飛船任務(wù)中，回收著陸分系統(tǒng)批次產(chǎn)品研制涉及5大類共12項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)更改。

“我們一步都不能錯(cuò)”

“返回艙的處置關(guān)系到航天員的安危，我們一步都不能錯(cuò)。”這是五院載人飛船回收隊(duì)伍始終如一的信條。

返回艙的回收工作是整個(gè)載人飛行任務(wù)的最后一環(huán)。為迎接清晨歸來(lái)的神舟十五號(hào)，回收試驗(yàn)隊(duì)夜里出發(fā)、凌晨就位，并提前開(kāi)展了夜間戈壁灘行駛的專項(xiàng)安全培訓(xùn)，專門針對(duì)戈壁灘夜間低溫的情況做好預(yù)案。

隨著神舟十五號(hào)載人飛船返回艙成功著陸，試驗(yàn)隊(duì)迅速到達(dá)返回艙落點(diǎn)，第一時(shí)間對(duì)艙體進(jìn)行狀態(tài)檢查，確認(rèn)艙外無(wú)危險(xiǎn)源后打開(kāi)艙門，隨后對(duì)艙內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行檢查。航天員出艙后，試驗(yàn)隊(duì)迅速執(zhí)行各項(xiàng)操作步驟，對(duì)返回艙進(jìn)行處置。待返回艙裝車運(yùn)回指定地點(diǎn)后，他們將繼續(xù)完成相關(guān)操作。為強(qiáng)化返回艙現(xiàn)場(chǎng)處置流程管理，試驗(yàn)隊(duì)員提前對(duì)處置流程與預(yù)案等相關(guān)文件進(jìn)行了細(xì)致的優(yōu)化與完善。

神舟十五號(hào)載人飛船于2022年11月29日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，隨后與天和核心艙對(duì)接形成組合體。3名航天員在軌駐留期間，完成大量空間科學(xué)實(shí)（試）驗(yàn)，進(jìn)行了4次出艙活動(dòng)，圓滿完成艙外擴(kuò)展泵組安裝、跨艙線纜安裝接通、艙外載荷暴露平臺(tái)支撐桿安裝等任務(wù)，配合完成空間站多次貨物出艙任務(wù)，為后續(xù)開(kāi)展大規(guī)模艙外科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。作為迄今為止執(zhí)行任務(wù)時(shí)平均年齡最大的航天員乘組，他們不僅刷新了中國(guó)航天員單個(gè)乘組出艙活動(dòng)次數(shù)的紀(jì)錄，還見(jiàn)證了中國(guó)空間站全面建成的歷史時(shí)刻。