中青報·中青網記者 邱晨輝
闊別地球半年之久,3名航天員終于回家了。4月16日,神舟十三號飛行乘組安全返回地面,這是神舟載人飛船首次采用快速返回方案。
“與神舟十二號返回過程相比,神舟十三號采用5圈快速返回方案,縮短了航天員在神舟飛船返回艙內的等待時間,讓航天員返回時長從之前的約一天時間縮短到8小時左右?!敝袊教炜萍技瘓F五院載人飛船系統項目技術副經理邵立民說。
載人航天,人命關天。神舟飛船是航天員實現天地往返的生命之舟,由中國航天科技集團五院抓總研制。神舟十三號載人飛船由軌道艙、返回艙、推進艙三艙構成,歷經3個階段從距離地面300多公里的太空穿越大氣。
這是中國空間站關鍵技術驗證階段發射的第二艘載人飛船,也是我國迄今駐留太空時間最久的神舟飛船。
“神舟十三號載人飛船返回地面可以說是過程復雜、驚心動魄,要經過軌返分離、推返分離、再入、過黑障區、開降落傘等關鍵飛行事件及環節,還要經過嚴酷的空間環境和軌道條件考驗。”邵立民說。
他告訴記者,在科技人員的精心設計下,神舟十三號載人飛船把握住了“三個度”即速度、溫度和精度,確保穩穩落地、安全“回家”。
神舟十三號載人飛船返回前示意圖。中國航天科技集團五院供圖
第一度是“速度”控制恰到好處。
神舟飛船在軌道上運行的速度接近第一宇宙速度,在如此快的速度下,要確保航天員的安全,就必須對返回地面后的最終著陸速度進行控制。
邵立民說,為實現這一目標,科技人員在飛船研制階段開展大量試驗驗證和數據判讀,保證飛船在著陸過程中逐步降低速度。
具體來看,返回前,由推進艙軌控發動機實施制動,降低軌道能量和軌道高度,確保飛船再入大氣層;返回艙具有特定氣動外形,進入大氣層后,依靠空氣動力產生的阻力和升力減速;返回艙運動至地面附近時打開降落傘,進一步降低速度;快著陸的瞬間開啟返回艙底部的著陸反推發動機,最終將落地速度降低到一定范圍內。
第二度是“溫度”控制火候適中。
邵立民說,返回艙進入大氣層后,將與空氣發生劇烈摩擦,艙體表面局部溫度可達上千攝氏度。為了確保艙內溫度依然舒適,飛船控溫的主要手段就是依靠防熱結構對艙內進行保護。
他告訴記者,科技人員在艙體表面設計了防熱涂層,敷設有一層燒蝕材料。當達到一定溫度時,燒蝕材料升華脫落,帶走大量熱量。此外,返回前會實施“熱控預冷”,提前將返回艙溫度降低少許,使飛船再入大氣層前艙內溫度有一個較低基準。
第三度是“精度”控制穩操勝券。
“神舟飛船返回猶如萬里中十環,對于著陸精度的要求極高,要使返回艙著陸在指定區域,就必須對飛船著陸點的精度進行控制。”邵立民說,科技人員為神舟十三號飛船配備了一套“著陸輕功”。
首先是返回軌道維持,調整飛船的軌道平面,使飛船星下點軌跡經過返回瞄準點;隨后返回制動,通過制動的速度增量和發動機開機時刻,確保再入角和返回航程,為精準著陸提供保障;最后是返回艙升力控制,進入大氣層后,返回艙通過一系列姿態機動,巧妙利用空氣動力產生的升力,進行航向和橫向運動的控制,精準調整預定的著落點,最終平安返回。
“整個返回過程中,航天員主要負責物資的轉移和安裝,并不需要對飛船進行特殊的操作和維護。”邵立民說,神舟飛船沒有航天員參與,也能夠獨立控制飛行,航天員主要解決地面無法操作的事情,比如轉移需要帶回地面的貨物,關上艙門,穿好壓力服,將自己固定在座椅上。
至于航天員帶回了哪些東西,邵立民說“這就很多了”,比如航天員的在軌記錄、視頻照片、實驗樣品,等等,“空間站任務目前還處于關鍵技術驗證階段,有些情況跟預期不一樣,所以需要航天員帶回地面進行分析?!?/p>
【來源:中國青年報客戶端】
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