“神十三”这样回家
制图:汪哲平
4月16日上午,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,被称作“感觉良好”乘组的神舟十三号航天员翟志刚、王亚平和叶光富结束“太空出差”,回到阔别半年之久的地球,为我国迄今最长一次太空载人飞行画上圆满句号。
神舟十三号载人飞船返回,首次采用快速返回模式,使得航天员能够更快更舒适地安全返回地面。为此,科技人员做了精心设计和保障。
返回所需时间由11个飞行圈次压缩至5个
神舟十三号载人飞船不仅是目前我国在轨驻留时间最长的飞船,也成为返回速度最快的飞船。
据专家介绍,载人飞船返回技术是建设空间站的关键和必备技术,关乎任务成败和航天员生命安全。此次实施快速返回,是为了进一步提高返回任务执行效率,缩短地面飞控实施时间,提高航天员返回舒适度。
和神舟十二号载人飞船相比,此次快速返回并没有太多技术升级或改变,依然采用智能自适应预测制导方法。但中国航天科技集团五院技术人员通过对飞行任务事件进行合理裁剪和调整、压缩操作时间,将返回所需时间由以往的11个飞行圈次压缩至5个飞行圈次。
神舟十三号飞船从空间站撤离后,首先绕地球飞行5圈,每圈用时大概1.5小时。此前,神舟十二号载人飞船返回时绕飞地球18圈,历时一天多。
首次快速返回,对着陆场的搜救能力提出更高要求。东风着陆场位于东风航天城东部,地处西北内陆戈壁深处,地域辽阔、人烟稀少,是航天器返回搜救天然着陆场。但着陆场搜索区域达数万平方公里,又有戈壁、沙漠、盐碱地、水域等多种地形地貌,搜索难度大、横跨范围广。为此,神舟十三号搜救回收队伍早早投入演练,集结起搜救空中分队、地面分队、医监医保等各方面力量,并在搜救回收空中、地面分队中增加一批全新的智能化设备,保障搜救回收的高效率。
安全返回要控制好3个“度”
神舟十三号载人飞船返回地球可以说是过程复杂、惊心动魄,要依次经过轨返分离、推返分离、再入大气层、过黑障区、开降落伞、开着陆反推发动机等关键环节,返回过程还要经历严酷空间环境和轨道条件的考验。通过科技人员控制好3个“度”,神舟十三号飞船最终稳稳落地。
速度控制要恰到好处。神舟飞船在轨道上运行的速度大约为7.8千米/秒,接近第一宇宙速度。如此快的速度下,要确保航天员的安全,就必须对返回地球后的最终着陆速度进行控制。为实现这一目标,中国航天科技集团五院技术人员在飞船研制阶段开展大量试验验证和数据判读,保证飞船在着陆过程中逐步降低速度,确保飞船顺利再入大气层。之后,返回舱进入大气层后依靠空气动力产生的阻力和升力减速,运动至地面附近时打开降落伞,进一步降低速度,着陆瞬间则开启返回舱底部的着陆反推发动机,从而将落地速度降低到一定范围。
温度控制要适中。当返回舱进入大气层后,与空气发生剧烈摩擦,舱体表面局部温度可达上千摄氏度。为了确保舱内温度依然舒适,飞船控温的主要手段是依靠防热结构对舱内进行保护。中国航天科技集团五院科研人员在舱体表面设计了防热涂层,敷设有一层烧蚀材料,当温度达到一定程度时烧蚀材料升华脱落,带走大量热量,从而降低温度。
此外,神舟飞船返回对着陆精度要求极高,为使返回舱着陆在指定区域,必须对飞船着陆点的精度进行控制。中国航天科技集团五院技术人员通过对神舟十三号飞行过程中速度、角度和方向的精准控制,使其最终着陆在预定地点。