6月4日,神舟十五號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸,航天員費俊龍、鄧清明、張陸全部安全順利出艙。
神舟系列飛船是航天員實現天地往返的“生命之舟”,一次次飛天逐夢、一次次平安歸來、一次次“感覺良好”,離不開航天人嚴慎細實、嚴謹敬畏的作風,也標志著中國載人航天技術在迭代創新中不斷成熟完善。
百戰歸來從零開始
(資料圖片僅供參考)
此次神舟十五號載人飛船返回,是我國空間站轉入應用與發展階段后的首次返回任務。中國航天科技集團有限公司五院(以下簡稱五院)GNC(制導導航與控制)分系統、熱控分系統、結構機構分系統、回收著陸分系統、測控通信分系統、數管分系統、總體電路分系統等各支技術隊伍密切配合、協同作戰,做好最充分的準備。
神舟十五號載人飛船著陸場回收試驗隊進場時,載人飛船系統總指揮何宇動員大家,要“百戰歸來,從零開始”。
五院載人飛船系統總體主管設計師劉慶博表示:“雖然我們之前已經圓滿完成多次回收任務,但不能有一絲懈怠,必須更加嚴謹地對待每一項工作流程,做好每一次演練與每一次復盤。”
為強化返回艙現場處置流程管理,試驗隊員們對處置流程與預案等相關文件進行了更加細致的優化與完善。他們嚴格執行班前會和復盤會等制度,查找問題、識別風險、制定預案,做到事前周密部署、事后精心復盤,確保任務準備充分。
“一進入發射場,我們就立刻著手細化與完善著陸場工作流程,進一步提高任務實施的效率和規范性。”五院載人飛船回收試驗隊總體負責人彭華康說。
環環相扣步步精心
據彭華康介紹,此次神舟十五號載人飛船返回分為分離、制動、再入、減速、著陸緩沖五個階段,可以說環環相扣,步步精心。
分離階段——此次返回仍然延續神舟十三號以來的快速返回方案,即神舟十五號載人飛船與空間站組合體分離后繞地球飛行5圈,之后開始返回地面。隨后,飛船返回艙與軌道艙分離。
制動階段——神舟十五號載人飛船延續了神舟十二號以來的預測——校正雙環制導方式,使返回艙以精確計算的再入角度進入地球大氣層,推進艙在穿越大氣層時燒毀。
再入階段——艙上自帶的發動機將返回艙調整為大底朝前的配平狀態,以升力控制的方式再入。在再入過程的黑障區,返回艙與地面信號中斷,研制團隊設計了一套全自動處理方式,保證艙體順利渡過黑障區。
減速階段——距離地面10公里左右時,返回艙引導傘、減速傘和主傘相繼打開,將飛船速度降低到每秒幾米。
著陸緩沖階段——距離地面1米左右時,反推發動機向下點火,使返回艙進一步減速,最終以1到2米每秒的速度著陸。
為了確保萬無一失,試驗隊提前進行了4次全流程桌面推演和3次全系統綜合演練,重點對正常和故障處置流程、故障預案、處置程序、安全要求、關鍵環節進行學習與演練,并聯合著陸場系統對薄弱環節進行演練與驗證。
“每一次全系統綜合演練都是1:1模擬,把返回任務中的每一個環節、每一個關鍵動作都練到位。”彭華康說,圍繞返回過程故障、著陸環境異常、處置工序故障三大類故障模式,他們還準備了20多種處置預案。
最終,五院技術團隊高質量確保飛船返回艙成功著陸,再次護佑航天員平安回家。
GNC系統更新換代
空間交會對接GNC技術是載人航天三大基本技術之一。我國迄今發射的所有神舟載人飛船和天舟貨運飛船的GNC系統,均由五院502所研制。
以此次神舟十五號載人飛船返回任務告捷為標志,我國自神舟十二號飛船起全面升級的,以自主快速交會對接、自主自適應預測再入返回制導為特征的GNC系統,完成全面更新換代。
我國飛船返回再入GNC技術共經歷了兩代。第一代返回技術在神舟一號到神舟十一號11艘飛船上應用,神舟十二號到神舟十五號這一批次4艘神舟飛船,采用的是第二代返回再入技術,實現了由慢速交會對接到快速交會對接、由面對單艙到面對多艙、由單對接口到多對接口等多個突破。
“采用二代返回技術后的最差返回精度,比一代的最好都好。”五院載人飛船系統副總設計師胡軍說,如果采用一代技術,當出現大范圍軌道條件變化時,就需要地面進行人工干預。如果采用二代技術,GNC系統則可以自主適應,而且可以實現一系列“更強”“更優”,在返回精度上也能做到“指哪兒打哪兒”。
4艘神舟飛船連續“落點精準”,進一步證明了該方法的科學性、穩定性、先進性和強適應性,推動了中國空間站任務順利推進。
談到團隊多年攻關經歷,五院502所交會對接首席專家解永春說:“中國的交會對接技術體現著中國智慧、中國力量。”
生命大傘再立新功
神舟十五號載人飛船返回過程中的每一個動作都牽動人心。當飛船快要回歸地面時,一頂紅白相間的大傘如期綻放,這頂航天員的“生命之傘”由五院508所研制,傘衣面積達1200平方米,在地面鋪展開來,大約可覆蓋三個標準籃球場。
1992年中國載人航天工程立項后,載人飛船降落傘研制便提上日程。五院508所回收著陸分系統研制團隊在詳盡分析技術指標和使用條件的情況下,確定了把1200平方米特大環帆傘作為主傘的減速方案。經過大量、反復的試驗驗證,研制人員苦攻多年,終于攻克了特大型降落傘的設計、制造、試驗、總裝等多項技術難關。
從神舟一號成功發射再到神舟十五號榮耀歸來,大傘持續創新優化。在神舟十二號到神舟十五號這一批飛船任務中,回收著陸分系統批次產品研制涉及5大類共12項技術狀態更改。研制團隊深入研究產品機理,充分論證與試驗驗證,加強研制過程質量控制,保證所有關鍵過程記錄完善、萬無一失。
傘花綻放,意味著航天員即將平安抵達。神舟十五號航天員乘組“圓夢”歸來,意味著大傘已經護佑中國人完成了第10次載人飛行。
原標題:中國載人航天技術迭代創新讓航天員“感覺良好”