神舟護航 英雄凱旋

    2023年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,神舟十五號載人飛行任務取得圓滿成功。視覺中國供圖    2023年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,神舟十五號載人飛行任務取得圓滿成功。視覺中國供圖

    又見紅白大傘,護航神舟回家。

    6月4日,從夜色尚濃,到朝陽初升,從軌返分離,到飛船進入大氣層、出黑障區,再到一頂紅白相間的「生命之傘」如約綻放……6時33分,隨著「砰」一聲巨響,東風著陸場廣袤的戈壁灘上煙雲升騰,神舟十五號返回艙在預定區域成功著陸。

    艙落機降。不遠處,幾架盤旋的直升機剛剛停穩,搜救空中分隊隊員正箭步奔向返回艙,同一時間,得到精準位置通報的各路地面分隊隊員,也全速奔向返回艙落點。「太空出差」6個月之久的神舟十五號航天員費俊龍、張陸、鄧清明,安全健康回到地球家園。

    作為迄今為止執行任務時平均年齡最大的航天員乘組,他們不僅刷新了中國航天員單個乘組出艙活動次數的紀錄,還見證了中國空間站全面建成的歷史時刻,因此也被稱為「圓夢乘組」。如今凱旋,是我國空間站轉入應用與發展階段後的首次返回任務,也標誌著神舟十五號即中國人第10次載人飛行任務取得圓滿成功。

步步「精心」

    「北京,雄鷹報告,返回艙落點預報為……」

    「北京明白……」

    6月4日淩晨,訓練有素的東風著陸場搜索回收地面分隊嚴陣以待,一輛輛「猛士」鎮守戈壁,空中分隊整裝待發,一架架「雄鷹」待命啟航,刹那間天地之間那張巨大的搜救網在茫茫戈壁有序鋪開……

    「神舟系列飛船是航天員實現天地往返的‘生命之舟’,此次神舟十五號返回,分為分離、製動、再入、減速、著陸緩衝五個階段,環環相扣,可謂步步‘精心’。」中國航天科技集團五院載人飛船回收試驗隊總體負責人彭華康說。

    6月3日21時29分,神舟十五號載人飛船與空間站組合體成功分離。彭華康介紹,在分離階段,此次返回仍然延續神舟十三號以來的「快速返回方案」,即神舟十五號在與空間站組合體分離後,繞地球飛行5圈後開始返回地面。隨後,飛船返回艙與軌道艙分離。

    當航天員離開「太空家園」,從空間站天和核心艙進入到神舟十五號載人飛船後,「圓夢乘組」就準備踏上回家的路了。

    製動階段,神舟十五號延續了神舟十二號以來的方式,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燬;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。

    「這是返回過程中環境最為惡劣的階段。」彭華康告訴記者,隨著高度的降低,空氣密度越來越大,飛船表面和大氣層摩擦產生巨大熱量,導致返回艙接收不到地面發送的無線電信號,地面也接收不到返回艙發送的無線電信號,這個區域被稱為無線電「黑障區」。

    中國航天科技集團八院804所專家介紹,著陸搜尋信標機在出了「黑障區」後即開始工作,持續向外發出信標信號,確保在返回艙距離地球約35公里處、黑障消失時,第一時間重新與地面取得聯繫,給出標位信息。在這之後,著陸搜尋信標機持續工作,標示自身位置,直至返回艙搜救任務完成。

    減速階段,當返回艙距離地面10公里左右時,引導傘、減速傘和主傘相繼打開,將速度降低到每秒幾米。

    如果說神舟十五號返回保障是一場接力賽,那麼氣象就是接跑至關重要的「選手」。東風著陸場位於巴丹吉林沙漠腹地,時值初夏,冷空氣較為活躍,飛船開傘到落地,風向風速是影響飛船落點精度的重要氣像要素。飛船返回最低氣象條件要求高空風最大風速不大於70米/秒,地面平均風速不大於15米/秒。

    「我們早些時候進行了神舟十五號的專項天氣預報考核訓練,這已是近一個月以來的第4次考核了。」酒泉衛星發射中心技術總體部門氣象室副主任康林說,東風著陸場氣象團隊從多年歷史資料中挑出了6月份複雜天氣樣本多例,隨機進行考核。

    著陸緩衝階段,返回艙距離地面1米左右時,反推發動機向下點火,使返回艙進一步減速,最終以每秒1-2米的速度著陸。專家介紹,在返回艙降落到離地面1米左右時,安裝在返回艙底部的4台著陸反推發動機開始「精準刹車」,在降落傘減速的基礎上,進一步減小垂降速度。

    「4台著陸反推發動機在接收到指令後,在10毫秒內同時點火,穩穩助力航天員回家最後1米路。」彭華康說。

「指哪兒打哪兒」

    「載人航天,人命關天」。返回再入是載人航天的一項基本技術,也是建設空間站的關鍵和必備技術。

    「返回再入GNC(製導導航與控制系統)技術直接關係航天員的生命安全,以此次返回任務告捷為標誌,我國GNC系統完成了‘更新換代’。」載人航天工程載人飛船系統副總設計師、中國航天科技集團五院502所天地安全返回領域首席專家胡軍說。

    從發射時的應急救生,到太空中的姿態和軌道控制;從太陽帆板的對日定向控制,到被譽為「萬里穿針」的空間交會對接,再從繞飛,到關乎航天員生命安全的返回再入,GNC系統都在幕後為神舟飛船的穩定運行保駕護航。

    胡軍告訴記者,我國的飛船返回再入GNC技術共經歷了兩代:第一代被稱為「標準彈道自適應製導方法」,在從神舟一號到神舟十一號的11艘飛船上應用。神舟十二號至神舟十五號這一批次的4艘神舟飛船,採用的是「自適應預測製導方法」,即第二代返回再入技術。

    「採用二代返回技術後,最差的返回精度,都比一代中最好的要好。」胡軍說,採用一代技術,當出現大範圍的軌道條件變化時,就需要地面進行人工干預;而二代GNC系統則可以自主適應,體現在返回精度上,可以說能做到「指哪兒打哪兒」。

    這並非該技術的首戰,此前該技術已在我國新一代載人飛船、嫦娥五號等型號中得到了驗證。胡軍說,4艘神舟飛船連續「精準降落」,進一步證明了該方法的科學性、穩定性、先進性和強適應性。

    「我們的交會對接技術體現著中國智慧。」中國航天科技集團五院502所交會對接首席專家解永春說,與以往神舟飛船相比,研製團隊在神舟十二號到神舟十五號這一批次載人飛船上,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,支撐神舟連續實現高精度返回。

    「首批次批產神舟的圓滿成功,進一步把我國的交會對接技術推向成熟。」解永春說,核心技術的進步也為推動航天強國建設提供了新的支撐,後續作為常規交會對接方式,徑向交會和前向交會在未來任務中會按需選用。

「最美託付」

    神舟十五號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約綻放,守護著神舟十五號返回艙徐徐飄落、穩穩著陸。

    這頂特大型降落傘是航天員的「生命之傘」,由中國航天科技集團五院508所研製,傘衣面積達1200平方米,若在地面鋪展開來,大約可覆蓋三個籃球場。每當神舟返回艙快要回歸地面時,這頂大傘就會打開,飄飄揚揚宛如飛天仙女的霓裳羽衣,引人注目。

    賈賀2009年加入中國航天,先是在神舟八號到神舟十一號的回收任務中擔任青年突擊隊隊長,從神舟十二號任務開始擔任回收著陸分系統主任設計師。他說:「神舟十五號凱旋讓人特別高興,但更令人高興的,是十年逐夢、不負華年。」

    2013年6月,大傘綻放,神舟十號飛船返回艙平安歸來;2016年11月,大傘在內蒙古四子王旗的上空打開,神舟十一號載人飛船返回艙成功著陸;2021年9月,大傘在東風著陸場的上空打開,神舟十二號載人飛船返回艙榮耀凱旋……如今,這支隊伍已經護佑了26人次中國航天員平安「回家」。

    1992年載人航天工程立項後,為載人飛船研製降落傘提上了日程。該任務挑戰極大,技術指標要求非常高,一時間被認為是「不可踰越的高峰」。

    曾有人想「走捷徑」,提議能否從國外引進相關技術;但對方提出了技術轉讓費為1500萬美元的天價。除了價格高昂,引進了技術,也不等於拿來就可以直接使用,「技術能不能行」「產品可不可靠」都是未知數。

    「一定要自力更生!」神舟飛船回收著陸分系統研製團隊摒棄了技術引進的選項,踏上了艱難的「平安傘」攻關之路。他們說:「自己的事情自己幹,吃透技術才能托底!」

    經過多年艱苦攻關,研製團隊先後攻克了一系列技術難關。2003年10月16日,神舟五號載人飛船進入大氣層。傘開了,飛船成功著陸,航天員楊利偉平安出艙!

    這次任務不僅是我國航天事業的里程碑,也讓「生命之傘」經受住了實戰檢驗,是我國航天器回收著陸技術成熟的標誌和發展的里程碑。這頂大傘凝結著飛船回收著陸系統的智慧與心血,他們也被稱為「回收鐵軍」。

    成功不代表成熟,成熟不代表可靠。這是航天人耳熟能詳的一句話,也是「回收鐵軍」牢記的一條鐵律。

    作為國內最大的航天器降落傘,神舟飛船主傘由7000多個零部件組成,整個傘的縫線長達10千米,需要十幾位加工人員密切合作加工三四個月才能完成。「僅主份降落傘的加工工序,就有30多道。」賈賀說,人命關天的事情,來不得一丁點馬虎,必須每一次當作「第一次」,每一次都要再次「從零出發」。

    如今傘花綻放,意味著航天員再次平安抵達。以神舟十五號航天員「圓夢」歸來為標誌,大傘護佑中國人完成了第10次載人飛行。賈賀說,傘花綻放,是對航天員生命託付的最美答案。

中青報·中青網記者 邱晨輝 來源:中國青年報

2023年06月05日 08 版