首次快速返回!我國多項技術產品為神十三平安“回家”提供全程保障

2022年04月16日09:56

中國網4月16日訊(記者 謝露瑩)北京時間2022年4月16日09時56分,神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。神舟十三號載人飛行任務取得圓滿成功。

此次任務中,為進一步提高返回任務執行效率,縮短地面飛控實施時間,神舟十三號也首次採用了快速返回模式。通過對飛行任務進行合理地裁剪和調整、壓縮操作時間,將返回所需時間由原先的11個飛行圈次壓縮至5個飛行圈次。返回時間由17個小時縮短至約8小時左右。一批中國製造、自主可控的技術產品為神舟十三號載人飛船順利返回提供了全程保障。

“剛柔並濟”護神舟

自1999年以來,每一次神舟飛船執行任務,從未缺少中國航天科工三院111廠研製的連接分離機構的陪伴。它猶如飛船收放自如的“臂膀”,在飛行器從起飛、入軌、對接和返回過程中,有力連接、及時分離各個艙段,“剛柔並濟”護佑神舟平安。

在飛船發射階段,“堅強有力”是對飛行器連接分離機構的首要要求。從飛船發射階段到實施交會對接過程中,連接機構就開啟了“剛性模式”,克服空中氣流等外力因素的影響,避免出現任何鬆動引起飛船在空中解體的現象,保障了飛船各艙段安全有效連接。

在飛船返回的過程中,各個艙段之間的連接分離機構必須確保精準無誤。首先,軌道艙的火工鎖及時打開,讓推進艙和返回艙組合體踏上回家之路。當推進艙助推返回艙重返大氣層內,在預定時間要及時推掉推進艙,讓返回艙飛向著陸場;當返回艙接近著陸場時,艙底端用於防禦吸收大氣層摩擦熱量的防熱大底已圓滿結束使命,需要由拋底火工鎖執行拋底任務,進而確保返回艙安全著陸。

雷達“標尺”護航平穩飛行

在神舟十三號載人飛行任務中,由中國航天科工二院23所研製的兩部測量雷達全程保障,從神舟十三號返回器進入大氣層就開始進行跟蹤測量,如同一把“標尺”測量實時準確數據提供指控中心,並為前方搜救提供有效目標落點數據,護航返回器平安落地。

據悉,該兩部雷達主要用於完成各類返回器的跟蹤測量任務,一部測量雷達的核心任務是承擔返回器在黑障區內的跟蹤測量,另一部測量雷達的核心任務是進行返回器在開傘至落地過程的跟蹤測量。

為解決黑障區的跟蹤測量問題,23所自主研製了一部相控陣體制的測量雷達。該雷達在吸收了曾十一次成功保障神舟飛船返回的回收一號雷達的任務經驗的基礎上,優化了產品設計,在任務保障預案、保障準備等方面有紮實的基礎儲備。

回收任務前,保障隊員通過仔細分析引導數據,與用戶進行充分溝通,並配合用戶針對返回任務中黑障區的跟蹤測量做好充分的預案,著重針對黑障區內返回器對雷達存在隱身現象做好充分準備,為返回器回家之途保駕護航。

智慧“刹車”提供精度保障

在神舟十三號飛船返回著陸的最後幾米,位於返回艙底部的“伽馬刹車指令員”正沉地測算著返回艙的速度和距地面高度信息。在飛船返回艙降落至預定高度時,準確發出了反推發動機點火指令,使返回艙在反推力的作用下平穩著陸,保障航天員安全舒適回家。

由中國航天科工三院35所研製的“伽馬刹車指令員”是飛船的關鍵設備,已先後服役於神舟八號至神舟十二號飛船,確保了曆次任務成功。

伽馬射線的探測體制賦予它穿透地表植被的能力,能精確測量返回艙底部距離地表的高度,精度達釐米級。通過向地表發射伽馬射線、快速捕獲反射回的射線,在指令員的“大腦”中進行精確計算,實時提取出高度和速度信息,在最佳時機發出反推點火指令,實現“高速度下高點火高度,低速度下低點火高度”的最優點火律,最大限度發揮反推發動機的緩衝性能。

“與行車原理一致,不同的速度、不同的刹車距離,都影響著乘坐者的感覺體驗。”技術負責人王征介紹到。為了給航天員提供最優的著陸體驗,在速度自適應匹配高度控製方面,專家團隊做了充分仿真與試驗,對曆次飛行數據進行再分析、再確認,量身定製調校數據,確保核心控製精準到位,讓航天員乘組放心使用。

搜救“密網”護佑平安歸家

由中國航天科工二院706所自主研製的搜救信息系統全程參與神舟十三號載人飛行任務,為護佑航天員平安歸家編織了一幅嚴謹的搜救“密網”。

記者瞭解到,“快速返回方案”是之前從未嚐試過的飛船返回技術。包括神舟十二號在內的我國所有的載人飛船在返回的時候,都需要在載人飛船和空間站艙段分離後圍繞空間站進行繞飛,有時還會進行對接驗證,然後伺機轉入返回軌道,返回艙軌道艙脫離,返回艙返回地面,這一過程需要多次調整姿態和減速動作,耗費的時間通常要一天,而飛船快速返回的方式將節省多個環節,和神舟十三號飛船剛使用的快速對接技術類似,只需要幾個小時就可以完成返回。

搜救信息系統具備搜救任務籌劃、搜救指揮調度和搜救態勢展示等功能,通過引進多源信號對航天器、回收場站、搜救力量等進行實時跟蹤,為航天員搜救任務全程的情況掌握與指揮調度提供服務,是空間站任務實現航天員救援保障關鍵系統,對空間站建設與運營具有重要支撐作用。

此外,在此次飛行任務中,二院203所研製的一系列優質晶體元器件,利用穩定的石英晶體的壓電效應和頻率特性,在太空惡劣的環境中保持穩定跳動,並產生準確平穩的頻率信號,成為地面指揮人員監測和衡量飛行狀態的重要參考指標,為確保航天員安全返回地球起到重要作用。

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