任昕宇 武文佳 科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛
2022年12月4日20時(shí)09分，航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲乘坐神舟十四號(hào)載人飛船返回艙，在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。
神舟系列飛船是航天員實(shí)現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院抓總研制。記者從五院了解到，本次回收任務(wù)延續(xù)了神舟十二號(hào)載人飛船返回以來(lái)的技術(shù)狀態(tài)，同時(shí)對(duì)整體管理與流程進(jìn)行了優(yōu)化。尤其是針對(duì)低溫、夜晚兩大挑戰(zhàn)，五院神舟十四號(hào)載人飛船回收試驗(yàn)隊(duì)作了周密準(zhǔn)備。
(資料圖片僅供參考)
返回艙怎樣回收
據(jù)五院載人飛船回收試驗(yàn)隊(duì)總體技術(shù)負(fù)責(zé)人彭華康介紹，此次神舟十四號(hào)乘組返回是中國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型建成后的首次返回，是6名航天員“太空會(huì)師”后的首次返回，也是在東風(fēng)著陸場(chǎng)的首次冬季夜間返回。
神舟十四號(hào)載人飛船返回艙落地后，回收試驗(yàn)隊(duì)首先對(duì)艙體進(jìn)行狀態(tài)檢查，確認(rèn)艙外危險(xiǎn)源處于可控狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)誤后才能將艙門(mén)打開(kāi)。之后，試驗(yàn)隊(duì)對(duì)艙內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行檢查，同時(shí)將伽馬源防護(hù)蓋蓋上，避免現(xiàn)場(chǎng)人員受到射線(xiàn)輻射危害。
完成以上工作，航天員才能出艙。
航天員出艙后，回收試驗(yàn)隊(duì)需要對(duì)返回艙進(jìn)行處置。
首先將艙內(nèi)的伽馬源及時(shí)取出、封存；接著進(jìn)行載荷交接，包括科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品、航天員個(gè)人物品等；再將艙內(nèi)火工品插上短路保護(hù)插頭，防止火工品意外點(diǎn)燃；最后將艙內(nèi)電源斷電。此外，試驗(yàn)隊(duì)還要完成航天員座椅緩沖效果檢查、返回艙信標(biāo)信號(hào)準(zhǔn)確度確認(rèn)等工作。
接下來(lái)，試驗(yàn)隊(duì)關(guān)閉返回艙艙門(mén)，將其裝車(chē)并運(yùn)回指定地點(diǎn)。由于本次任務(wù)是在夜間，從返回艙掉落的散落物不易被發(fā)現(xiàn)，只能后續(xù)通過(guò)搜索尋回。至此，神舟十四號(hào)載人飛船返回艙的處置（回收）工作基本完成。
如何應(yīng)對(duì)寒夜挑戰(zhàn)
神舟十二號(hào)飛船返回時(shí)是9月，神舟十三號(hào)是4月中旬返回，而本次返回任務(wù)是在冬季夜間。
“以前都是在十幾度的常溫下工作，而這次在零下20攝氏度開(kāi)展工作，地面上所有的工具設(shè)備能否正常使用是一個(gè)問(wèn)題?！迸砣A康說(shuō)。
夜間則帶來(lái)了行駛安全與光明照明不足的問(wèn)題。對(duì)于車(chē)輛與直升機(jī)駕駛來(lái)說(shuō)，夜間的戈壁灘十分危險(xiǎn)。試驗(yàn)隊(duì)員在處置返回艙時(shí)，照明不足則會(huì)影響工作效率。
自11月 初起，回收試驗(yàn)隊(duì)就已經(jīng)進(jìn)場(chǎng)開(kāi)展準(zhǔn)備工作，在低溫環(huán)境下參與了多次全系統(tǒng)演練。全系統(tǒng)演練是指全員參與并按照實(shí)戰(zhàn)化要求，模擬返回當(dāng)天的時(shí)間、地點(diǎn)、方案 以及過(guò)程。同時(shí)，回收試驗(yàn)隊(duì)還開(kāi)展了多次安全培訓(xùn)，圍繞返回過(guò)程故障、著陸環(huán)境異常、處置工序故障三大類(lèi)故障模式，準(zhǔn)備了20多種處置預(yù)案，并針對(duì)重點(diǎn)環(huán) 節(jié)進(jìn)行多次單項(xiàng)演練。
“對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，航天員的安全是最重要的?？吹剿麄兤桨猜涞?、順利出艙，我們很有成就感。”彭華康說(shuō)。
神舟十四 號(hào)載人飛行任務(wù)是我國(guó)組織實(shí)施的第九次載人航天飛行。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(mǎn)完成了三次出艙活動(dòng)，一次太空授課活動(dòng)， 開(kāi)展了多項(xiàng)科學(xué)試驗(yàn)與應(yīng)用項(xiàng)目，見(jiàn)證了中國(guó)空間站“T”字構(gòu)型基本建成的“高光時(shí)刻”。本次返回任務(wù)順利完成，為神舟十四號(hào)載人飛行任務(wù)畫(huà)上了圓滿(mǎn)的句 號(hào)。
神舟十四號(hào)飛船的回家之路
神舟十四號(hào)載人飛船返回艙成功返回地面之前，將經(jīng)歷分離、制動(dòng)、再入、減速、著陸緩沖五個(gè)階段。
·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繞飛5圈就開(kāi)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(guò)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。
·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。再入的過(guò)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(chēng)為“黑障區(qū)”，在這個(gè)過(guò)程中，地面無(wú)法通過(guò)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。
·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(guò)測(cè)量大氣壓力來(lái)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(kāi)。三個(gè)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(guò)這樣逐級(jí)開(kāi)傘的方式以減小過(guò)載， 保護(hù)航天員。另外，為防止減速傘和主傘張開(kāi)瞬間承受的力太大，在開(kāi)傘時(shí)會(huì)處于收口即半打開(kāi)狀態(tài)，工作幾秒后再完全打開(kāi)。同時(shí)，為了保證航天員的生命安全， 提高回收著陸系統(tǒng)工作的可靠性和安全性，返回艙上還配置了備份降落傘。飛船一旦檢測(cè)到故障，就會(huì)按照預(yù)定程序切換到備份降落傘工作狀態(tài)。
·著陸緩沖階段
防熱大底 是飛船進(jìn)入大氣層后的“鎧甲”，等主傘完全打開(kāi)后不久，返回艙就會(huì)拋掉這身“鎧甲”，伽馬高度控制裝置開(kāi)始工作，通過(guò)發(fā)射伽馬射線(xiàn)，實(shí)時(shí)測(cè)量距地高度。當(dāng) 返回艙降至距離地面1米高度時(shí)，底部的伽馬源發(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進(jìn)一步降至3米/秒。同 時(shí)，安裝緩沖裝置的航天員座椅會(huì)在著陸前開(kāi)始抬升，使沖擊的能量被緩沖吸收，充分保證航天員落地的舒適性，體現(xiàn)了飛船設(shè)計(jì)“以人為本”的理念。
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(cè)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”。
整個(gè)返回 過(guò)程的順利進(jìn)行，離不開(kāi)航天科技集團(tuán)五院各個(gè)分系統(tǒng)的參與。GNC（制導(dǎo)導(dǎo)航與控制）分系統(tǒng)負(fù)責(zé)飛船在制動(dòng)和進(jìn)入大氣層階段的姿態(tài)控制；熱控分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu) 與機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)的艙外表面防熱材料、防熱涂層以及緩沖裝置全程保障航天員的生命安全；回收著陸分系統(tǒng)通過(guò)降落傘精準(zhǔn)制動(dòng)，在著陸緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)的幫助下穩(wěn)穩(wěn)落 地；測(cè)控分系統(tǒng)、數(shù)管分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)則扮演了“天地傳音”和“智能網(wǎng)絡(luò)”的角色，提供能源、收集整理數(shù)據(jù)和傳遞信號(hào)，確保全程零差錯(cuò)。
關(guān)鍵詞： 載人飛船 照明不足 緩沖裝置 中國(guó)空間站