穩(wěn)穩(wěn)落地，航天員歸來的“高科技大招”

來源：光明日報

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2021-09-19 07:31:09

原標(biāo)題：穩(wěn)穩(wěn)落地，航天員歸來的“高科技大招”

來源：光明日報

2021年9月17日，神舟十二號載人飛船搭載3名航天員從中國空間站榮耀歸來，穩(wěn)穩(wěn)降落在甘肅酒泉東風(fēng)著陸場，圓滿完成了載人飛行天地往返任務(wù)。

那么，本次太空載人返回都有哪些“高科技大招”呢？記者邀請航天科技集團五院（以下簡稱“航天五院”）的專家來為大家盤點。

返回前有個“熱身”動作

當(dāng)3名航天員關(guān)好核心艙艙門，進入神舟十二號載人飛船后，飛船就開始與空間站天和核心艙分離，并在返回前開始“熱身”動作：從前向?qū)涌诜蛛x后，飛船沿著設(shè)計好的弧線繞飛至后向?qū)涌冢宰鐾Ａ粼俅卫@飛至徑向?qū)涌冢瑸楹罄m(xù)神舟十三號載人飛船與天和核心艙的徑向交會對接進行全面技術(shù)驗證。據(jù)神舟十二號載人飛船系統(tǒng)總體主管設(shè)計師彭華康介紹，此次“熱身”是飛船自動測量與空間站的相對位置、姿態(tài)和角度，自主判斷并飛行。

返回軌道“絲毫不差”

神舟十二號載人飛船總體飛控負責(zé)人楊海峰表示，返回艙必須以固定的再入角進入大氣，“如果再入角太大，就會導(dǎo)致返回艙外部溫度過高；再入角太小，又會直接飛出大氣層”。為此，飛船軌道設(shè)計團隊在返回軌道設(shè)計方案中加入了預(yù)測校正制導(dǎo)方法，幫助返回艙在再入過程中根據(jù)實時位置、氣動參數(shù)、瞄準(zhǔn)點偏差等自主計算并維持再入軌跡，以適應(yīng)落點的變化以及軌道變化范圍大的特點，保證返回軌道“絲毫不差”。

選擇一個舒適的姿勢回家

返回艙是上窄下寬的鐘形設(shè)計，在推進艙和返回艙分離以后，返回艙會利用自身裝配的發(fā)動機調(diào)整姿態(tài)，變成大底朝前的飛行狀態(tài)。“這樣一來，返回艙在穿越大氣層時就會產(chǎn)生升力，能夠?qū)︼w行軌跡進行一定的控制，從而保證落點準(zhǔn)確度更高，對航天員的過載沖擊更小。”據(jù)楊海峰介紹，不僅返回艙要采用舒適的返回姿勢，航天員也要以幾乎與大底平行的角度“平躺”在座椅中——“選擇這樣的姿勢返回是為了更好緩解飛船減速過程中形成的沖擊，從而給自身帶來更多保護”。

“防熱外套”讓航天員安全無憂

返回艙從400公里左右的太空軌道進入大氣層后，會以每秒數(shù)千米的速度與大氣層發(fā)生摩擦，形成上千度的高溫，就像一個熊熊燃燒的火球沖向地面。為了保證返回艙內(nèi)部始終保持合適的溫度，航天五院結(jié)構(gòu)與機構(gòu)研制團隊持續(xù)攻關(guān)，為載人飛船返回艙研制出特殊的防熱材料。神舟十二號載人飛船機械總體主任設(shè)計師劉曉震將其形象地稱為“防熱外套”，即通過表面耐燒蝕材料在熔化、蒸發(fā)和分解時帶走大量熱能，阻隔高溫傳導(dǎo)進入艙內(nèi)，保證艙內(nèi)空氣溫度維持在20攝氏度左右。“雖然只有薄薄的一層，卻是保護航天員生命安全的‘防火墻’。”劉曉震強調(diào)。

安全著陸要打一套“組合拳”

艙體距離地面10公里左右時，飛船的速度已經(jīng)降到每秒330米以下，這時返回艙上的靜壓高度控制器通過測量大氣壓力自動判定所處高度并開傘減速，將返回艙速度逐步降到每秒7米左右。可是，如果以這樣的速度直接撞擊地面，還是無法保障航天員的絕對安全，怎么辦？航天五院載人飛船研制團隊設(shè)計了一套“組合拳”，讓返回艙在距離地面1米時懸空急停，利用返回艙反推發(fā)動機的反向力量進一步減緩降落速度，同時通過返回艙底部的由吸能外殼、減震材料和座椅緩沖機構(gòu)組成的減震系統(tǒng)進一步吸收能量，從而保證航天員絕對安全著陸。

（記者張蕾通訊員張宇）