持續(xù)創(chuàng)新引領(lǐng)神舟飛船發(fā)展

賈世錦 何宇 陳偉躍 張福生

(北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

1992年9月21日，中央政治局常委會(huì)議討論審議了《中央專委關(guān)于開展我國(guó)載人飛船工程研制的請(qǐng)示》，會(huì)議批準(zhǔn)了啟動(dòng)載人飛船工程，我國(guó)載人航天工程正式立項(xiàng)，實(shí)施代號(hào)為“921工程”，工程戰(zhàn)略規(guī)劃分為三個(gè)階段：

第一步，發(fā)射載人飛船，建成初步配套的試驗(yàn)性載人飛船工程，開展空間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。

第二步，在第一艘載人飛船發(fā)射成功后，突破載人飛船和空間飛行器的交會(huì)對(duì)接技術(shù)，并利用載人飛船技術(shù)改裝、發(fā)射一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，解決有一定規(guī)模的、短期有人照料的空間應(yīng)用問題。

第三步，建造空間站，解決有較大規(guī)模的、長(zhǎng)期有人照料的空間應(yīng)用問題。

中國(guó)的載人航天從神舟飛船起步，時(shí)至今日走過了30年，經(jīng)歷了無人飛行、有人飛行、交會(huì)對(duì)接和空間站四個(gè)階段。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和突破，將我國(guó)的載人航天事業(yè)不斷向前推進(jìn)。

1 第一步發(fā)射載人飛船

1.1 無人飛船階段

飛船在立項(xiàng)論證之初，國(guó)際上正處于航天飛機(jī)和空天飛機(jī)的熱潮中，老一輩科學(xué)地分析了載人航天的發(fā)展需求和我國(guó)的國(guó)情，最終決策以飛船起步。在技術(shù)途徑上，沒有重復(fù)蘇美從單人試驗(yàn)飛船起步，再研制3人運(yùn)輸飛船的老路。直接將第一艘飛船的狀態(tài)瞄準(zhǔn)可載3人運(yùn)輸300 kg上行物資的標(biāo)準(zhǔn)載人運(yùn)輸飛船，使神舟飛船一步就躋身于國(guó)際現(xiàn)役載人運(yùn)輸飛船的先進(jìn)行列。從實(shí)際結(jié)果看是正確和科學(xué)的。

神舟一號(hào)是一艘簡(jiǎn)化型飛船[1]。神舟一號(hào)試驗(yàn)飛船飛行試驗(yàn)的重點(diǎn)考核項(xiàng)目如下：

(1)制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng),考核飛船按預(yù)定程序工作，按正確姿態(tài)飛行，實(shí)現(xiàn)升力式再入控制；

(2)返回制動(dòng)技術(shù),考核飛船推進(jìn)系統(tǒng)工作，為安全返回提供動(dòng)力；

(3)分離解鎖技術(shù),飛船發(fā)射階段要保證幾個(gè)艙段連接可靠，返回時(shí)，按程序發(fā)出分離指令后，應(yīng)準(zhǔn)時(shí)可靠分離；

(4)返回著陸技術(shù)；

(5)再入防熱技術(shù),在返回艙再入過程中表面氣流達(dá)幾千度高溫下，能保證艙內(nèi)溫度適合航天員生活。

神舟二號(hào)飛船是一艘基本型飛船[1]，是載人飛船的第一艘正樣技術(shù)狀態(tài)，系統(tǒng)配置完整。在初樣和正樣船的基礎(chǔ)上，有許多單機(jī)和分系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)變化，運(yùn)行時(shí)間由第一次飛行試驗(yàn)的一天增加至七天，同時(shí)實(shí)施軌道艙留軌飛行試驗(yàn)。首次考核載人飛船環(huán)境控制與生命保障分系統(tǒng)對(duì)載人艙內(nèi)壓力控制、大氣成分控制和軌道艙分離前的放氣功能，電源分系統(tǒng)為全系統(tǒng)配置，返回艙、軌道艙太陽(yáng)電池陣入軌后先后展開，并具備一定的并網(wǎng)能力，通過攝像機(jī)對(duì)儀表、光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡等顯示設(shè)備進(jìn)行檢查。

神舟二號(hào)試驗(yàn)飛船飛行試驗(yàn)的主要任務(wù)是：

(1)進(jìn)一步考核飛船系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性及協(xié)調(diào)性；

(2)考核飛船系統(tǒng)工作性能、可靠性及安全性；

(3)考核飛船載人環(huán)境，獲取航天員船上生活環(huán)境與航天員安全有關(guān)的數(shù)據(jù)；

(4)進(jìn)行首次軌道艙留軌利用試驗(yàn)；

(5)保障有效載荷在軌試驗(yàn)、獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)樣品；

(6)進(jìn)一步檢驗(yàn)載人飛船系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。

神舟三號(hào)飛船為改進(jìn)型飛船[1]，鑒于第二次無人飛行試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)神舟三號(hào)飛船作了改進(jìn)。神舟三號(hào)的技術(shù)狀態(tài)與載人飛船的技術(shù)狀態(tài)基本一致，為十三個(gè)分系統(tǒng)和供配電組成的全系統(tǒng)配置。與神舟二號(hào)相比，主要是增加了待發(fā)段和發(fā)射段應(yīng)急救生功能。神舟三號(hào)飛船的構(gòu)型為“三艙一段”，即附加段、軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙，與神舟二號(hào)飛船構(gòu)型一致。三艙均為正樣產(chǎn)品，電纜網(wǎng)為模塊化設(shè)計(jì)，軌道艙和附加段具有留軌功能。神舟三號(hào)飛船的主要任務(wù)如下：

(1)進(jìn)一步考核飛船工程各系統(tǒng)的性能、可靠性與安全性，考核系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性；

(2)考核飛船的載人環(huán)境，特別是熱控制、環(huán)境控制及生命保障和乘員分系統(tǒng);

(3)考核逃逸與應(yīng)急救生功能。逃逸與應(yīng)急救生功能是指在飛船的待發(fā)段和發(fā)射段，如果運(yùn)載火箭出現(xiàn)危及航天員生命的故障時(shí)，可將航天員脫離衛(wèi)星區(qū)，并使航天員乘返回艙安全降落地面。逃逸救生任務(wù)由運(yùn)載火箭、飛船等系統(tǒng)共同完成。

神舟四號(hào)飛船為無人階段的完善型飛船[1]，技術(shù)狀態(tài)和載人飛船技術(shù)狀態(tài)一致，滿足工程總體的技術(shù)要求，與神舟二號(hào)、神舟三號(hào)相比，載人飛行技術(shù)狀態(tài)的主要變化為：

(1)增加一名航天員座椅，配備航天員必備的生活工作用品，軌道艙、返回艙進(jìn)行了內(nèi)裝飾，使得艙內(nèi)環(huán)境布置改進(jìn)、艙內(nèi)照明環(huán)境改善;

(2)通過多項(xiàng)可靠性改進(jìn)、更換密封起爆器等措施，改善和完善飛船艙內(nèi)大氣環(huán)境的品質(zhì);

(3)載人飛行相關(guān)功能的實(shí)施與完善，包括GNC手動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制功能、儀表手動(dòng)控制功能、儀表顯示功能、艙門快速撿漏功能、著陸通風(fēng)功能等;

(4)增加可靠性、安全性措施和功能：返回艙使用長(zhǎng)壽命電池、返回艙滾動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱備份交替工作。返回艙舷窗防污染設(shè)計(jì)改進(jìn)、完善密封艙滅火措施、發(fā)射段救生功能、運(yùn)行段故障模式與對(duì)策完善，增加自主應(yīng)急返回功能、整船偏航和對(duì)日定向功能等。

通過神舟一號(hào)至神舟四號(hào)4次無人飛行，載人飛船關(guān)鍵技術(shù)得到了突破，多項(xiàng)新技術(shù)在飛船上得到了應(yīng)用，這其中包括：艙段連接與分離、再入防熱技術(shù)、主動(dòng)流體回路熱控技術(shù)、環(huán)控生保技術(shù)、升力控制返回技術(shù)、著陸緩沖技術(shù)、特大降落傘應(yīng)用與制造技術(shù)、逃逸救生技術(shù)、儀表與照明技術(shù)。而1553B總線技術(shù)、USB測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)三模冗余技術(shù)的首次應(yīng)用，更是航天技術(shù)進(jìn)入新時(shí)代的標(biāo)志，至今在各航天器中廣泛應(yīng)用。

為了提高神舟飛船的效益，軌道艙被設(shè)計(jì)成為不同功能的留軌艙，在6個(gè)月的留軌飛行期間，開展了對(duì)地觀測(cè)、空間技術(shù)試驗(yàn)，取得了大量寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，也通過留軌飛行對(duì)平臺(tái)功能進(jìn)行了考核，為后續(xù)神舟飛船的改進(jìn)及長(zhǎng)期穩(wěn)定在軌飛行奠定了基礎(chǔ)。

1.2 有人飛船階段

神舟五號(hào)是我國(guó)第一艘載人的神舟號(hào)飛船[1]，技術(shù)狀態(tài)滿足載人飛行的要求，自主飛行時(shí)間為1天，軌道艙留軌飛行時(shí)間約半年。2003年10月15日，神舟五號(hào)實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次載人航天飛行，在軌飛行21 h23 min，航天員楊利偉順利進(jìn)入太空并安全返回，標(biāo)志著我國(guó)成為繼蘇、美之后第3個(gè)具備獨(dú)立掌握載人航天技術(shù)的國(guó)家。

神舟六號(hào)在軌飛行5天，航天員首次進(jìn)入軌道艙，實(shí)現(xiàn)了多人多天的總體目標(biāo)，全面驗(yàn)證了載人飛船的功能。軌道艙留軌飛行707天，取得了在軌試驗(yàn)數(shù)據(jù)和在軌管理經(jīng)驗(yàn)，留軌任務(wù)目標(biāo)全面實(shí)現(xiàn)。通過此次飛行：

(1)突破了多人多天環(huán)境動(dòng)態(tài)變化控制的技術(shù)，飛船的生命保障系統(tǒng)得到了全面的驗(yàn)證；

(2)首次驗(yàn)證了兩密封艙組合密封技術(shù)，包括艙門密封能力和在軌密封檢測(cè)技術(shù)，解決了失重狀態(tài)下復(fù)雜操作的問題；

(3)開展了航天員在軌活動(dòng)對(duì)飛船姿態(tài)干擾的識(shí)別和控制，在國(guó)內(nèi)首次建立了航天員在軌活動(dòng)的干擾力矩模型，對(duì)于出艙活動(dòng)任務(wù)和交會(huì)對(duì)接任務(wù)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要推廣價(jià)值。

2 第二步突破出艙活動(dòng)和交會(huì)對(duì)接技術(shù)階段

第二步分為兩個(gè)階段。第二步第一階段，研制和發(fā)射神舟七號(hào)載人飛船，完成航天員艙外活動(dòng)試驗(yàn)；研制和發(fā)射神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)飛船和天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器，完成上述3艘飛船與目標(biāo)飛行器的交會(huì)對(duì)接飛行試驗(yàn)。第二步第二階段，研制和發(fā)射天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室、神舟十一號(hào)載人飛船和天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船，掌握了航天員中期在軌駐留、推進(jìn)劑在軌補(bǔ)加等項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 第二步第一階段

神舟七號(hào)飛船乘載3名航天員,執(zhí)行空間出艙活動(dòng)任務(wù),突破航天員出艙活動(dòng)技術(shù)[2]。2008年9月27日航天員翟志剛實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次在軌出艙活動(dòng)，標(biāo)志著我國(guó)成為世界上第3個(gè)獨(dú)立掌握出艙活動(dòng)技術(shù)的國(guó)家。通過此次任務(wù)，解決了氣閘艙設(shè)計(jì)的一系列關(guān)鍵技術(shù)：

(1)神舟七號(hào)飛船利用原有軌道艙的基本結(jié)構(gòu)，在軌道艙支持航天員生活的功能基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)化設(shè)計(jì)增加氣閘艙功能，實(shí)現(xiàn)了氣閘艙生活艙一體化；

(2)開發(fā)了高可靠密封艙泄復(fù)壓控制技術(shù)，解決了氣閘艙壓力升降與航天員醫(yī)學(xué)要求、艙外航天服耐壓要求相匹配的難題，實(shí)現(xiàn)了在有限測(cè)控弧段內(nèi)空間環(huán)境與飛船內(nèi)部環(huán)境之間的快速平穩(wěn)過渡；

(3)創(chuàng)新性提出了確定不同壓力下氧濃度防火安全限的方法，解決了氣閘艙泄復(fù)壓過程中防火安全問題，確保了氣閘艙的安全性；

(4)研制了基于數(shù)字?jǐn)U頻CDMA技術(shù)的出艙通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了了艙內(nèi)多徑反射、矢量快速變化情況下的多用戶通信；

(5)突破了地面試驗(yàn)中綜合復(fù)壓等關(guān)鍵技術(shù)，解決了對(duì)氣閘艙技術(shù)進(jìn)行綜合地面試驗(yàn)驗(yàn)證及確保試驗(yàn)安全性難題，實(shí)現(xiàn)了有人參與的地面真空環(huán)境試驗(yàn)，保證了地面驗(yàn)證的全面性、真實(shí)性。

此外，神舟七號(hào)飛船還配置了中繼終端，是我國(guó)“天鏈”中繼衛(wèi)星的第一個(gè)用戶，實(shí)現(xiàn)了從地基測(cè)控向天基測(cè)控的轉(zhuǎn)變，大大提高了飛船的在軌測(cè)控覆蓋。神舟七號(hào)氣閘艙內(nèi)的狀態(tài)如圖1所示，神舟七號(hào)航天員出艙活動(dòng)如圖2所示。

圖1 神舟七號(hào)氣閘艙內(nèi)狀態(tài)Fig.1 Gas brake cabin of Shenzhou-7

圖2 神舟七號(hào)航天員出艙活動(dòng)Fig.2 Spacewalk of Shezhou-7 astronaut

2.2 第二步第二階段

神舟八號(hào)、神舟九號(hào)、神舟十號(hào)和神舟十一號(hào)4艘飛船突破了交會(huì)對(duì)接技術(shù)。神舟八號(hào)～神舟十一號(hào)先后與天宮一號(hào)和天宮二號(hào)實(shí)施交會(huì)對(duì)接和組合體停靠，覆蓋了自動(dòng)和手動(dòng)、前向和后向、陽(yáng)照區(qū)和陰影區(qū)多種交會(huì)對(duì)接模式，驗(yàn)證了飛船緊急撤離、應(yīng)急交會(huì)對(duì)接和組合體快速撤離等應(yīng)急模式，標(biāo)志著我國(guó)已突破并掌握了遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段軌道控制、交會(huì)測(cè)量、自主控制以及手動(dòng)交會(huì)等交會(huì)對(duì)接關(guān)鍵技術(shù)。

1)遠(yuǎn)距離導(dǎo)引軌道優(yōu)化控制技術(shù)

采用多變量迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，將特征點(diǎn)變軌與組合修正相結(jié)合，通過5次變軌控制飛船精確逼近目標(biāo)，解決了入軌偏差、測(cè)定軌誤差、發(fā)動(dòng)機(jī)推力偏差等多約束條件下，以最少推進(jìn)劑消耗實(shí)現(xiàn)6.4 km跡向偏差的遠(yuǎn)導(dǎo)軌控難題。飛行試驗(yàn)遠(yuǎn)距離導(dǎo)引終端精度均滿足指標(biāo)要求，達(dá)到百米量級(jí)，普遍優(yōu)于指標(biāo)一個(gè)數(shù)量級(jí)。

2)多模式、多冗余、高精度交會(huì)測(cè)量技術(shù)

創(chuàng)建了多模式、多冗余的光電結(jié)合交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)，配置了衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、激光雷達(dá)、微波雷達(dá)、CCD光學(xué)敏感器等交會(huì)測(cè)量敏感器，解決了交會(huì)過程從100 km到0 m的高動(dòng)態(tài)、大范圍、高精度測(cè)量難題，實(shí)現(xiàn)了自主導(dǎo)引全過程船器相對(duì)位置和姿態(tài)的多冗余測(cè)量。由CCD拍攝的天宮一號(hào)圖像如圖3所示，CCD交會(huì)對(duì)接敏感器如圖4所示。

圖3 CCD敏感器天宮一號(hào)圖像Fig.3 Tiangong-1 picture from CCD sensor

圖4 CCD交會(huì)對(duì)接敏感器Fig.4 CCD rendezvous and docking sensors

3)高精度、抗干擾自主控制技術(shù)

提出了地面?zhèn)浔Ｅc船上自主計(jì)算相結(jié)合的尋的段第一脈沖執(zhí)行策略，確保飛船在預(yù)定位置、預(yù)定時(shí)間轉(zhuǎn)入自主控制，最大限度地使用不同交會(huì)測(cè)量敏感器的各自優(yōu)勢(shì)完成尋的任務(wù)。

采用多約束綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提出了接近段CW制導(dǎo)和視線制導(dǎo)的切換策略，解決了控制精度、推進(jìn)劑消耗和制導(dǎo)穩(wěn)定性等多約束條件下，接近段相對(duì)位置、速度精確控制的難題。

將基于特征模型的智能自適應(yīng)控制方法應(yīng)用于最后平移靠攏段的六自由度控制，解決了帆板撓性振動(dòng)大、系統(tǒng)延遲大、姿態(tài)和軌道控制耦合、羽流干擾嚴(yán)重情況下實(shí)現(xiàn)高精度六自由度控制的難題，確保滿足對(duì)接初始條件。

4)人性化、高精度手動(dòng)交會(huì)技術(shù)

采用多學(xué)科優(yōu)化方法，融合工效學(xué)、自動(dòng)控制、信息傳輸?shù)仍O(shè)計(jì)要素，設(shè)計(jì)了基于電視攝像機(jī)和十字靶標(biāo)的手動(dòng)交會(huì)測(cè)量與控制系統(tǒng)；提出了人性化手動(dòng)交會(huì)操作方法，提高了可操作性，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)手動(dòng)交會(huì)對(duì)接。

神舟九號(hào)和神舟十號(hào)任務(wù)2次手動(dòng)交會(huì)對(duì)接均一次成功。航天員操作時(shí)間分別為6 min22 s和6 min32 s，滿足4 min20 s～10 min指標(biāo)要求，對(duì)接初始條件滿足手動(dòng)交會(huì)對(duì)接控制指標(biāo)要求，相對(duì)位置精度達(dá)到厘米級(jí)，與自主控制精度相當(dāng)。手控交會(huì)對(duì)接圖像如圖5所示。

圖5 手控交會(huì)對(duì)接圖像Fig.5 Manned rendezvous and docking image

3 第三步建設(shè)運(yùn)營(yíng)空間站

自神舟十二號(hào)開始，神舟飛船進(jìn)入空間站階段。在空間站階段，神舟飛船面臨空間站組合體構(gòu)型復(fù)雜、質(zhì)量特性變化大(8～180 t級(jí))、飛行模式多變(慣性定向、正向飛行、三軸對(duì)地)、停靠時(shí)間長(zhǎng)(180天)、運(yùn)行軌道高度范圍廣(340～420 km)等特點(diǎn)，給飛船的載人環(huán)境控制、交會(huì)對(duì)接、返回控制、應(yīng)急救生等方面提出了新的要求。此外，每年2船出廠、2船發(fā)射、2船回收、2船待命的高密度任務(wù)也為型號(hào)的研制帶來了新的挑戰(zhàn)。為此，神舟飛船采取了返回艙絕熱設(shè)計(jì)、自主快速交會(huì)對(duì)接模式、雙環(huán)制導(dǎo)返回控制方案、遠(yuǎn)程自動(dòng)化測(cè)試等新技術(shù)，同時(shí)設(shè)計(jì)了快速應(yīng)急救援的救生方案。

3.1 返回艙熱控方案優(yōu)化

針對(duì)空間站任務(wù)?？繒r(shí)間長(zhǎng)、外熱流變化大、低溫和高溫工況更加極端的特點(diǎn)，為減小返回艙壁的漏熱，避免陽(yáng)照區(qū)艙溫過高、遮擋情況下艙內(nèi)結(jié)露，研制了新的熱控涂層，吸收/發(fā)射率由0.70/0.56降低至0.20/0.19，吸發(fā)比由1.25±0.08調(diào)整為1±0.2，以降低外熱流的影響，同時(shí)艙壁加熱回路由集中控制改為分路控制，實(shí)現(xiàn)區(qū)域精準(zhǔn)控溫。

3.2 采用了自主快速交會(huì)對(duì)接模式

飛船控制系統(tǒng)利用衛(wèi)星定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行自主定軌和軌道外推，根據(jù)地面注入的空間站軌道，自主生成變軌調(diào)相策略。通過3圈6次變軌，約4 h35 min后將飛船導(dǎo)引至空間站后下方。數(shù)管分系統(tǒng)根據(jù)GNC給出的軌控參數(shù)和“交會(huì)對(duì)接自主設(shè)置”，自主生成飛行程序。

自主控制段方案可實(shí)現(xiàn)與空間站前向、徑向、后向?qū)涌诘膶?duì)接，且不需要空間站進(jìn)行配合調(diào)姿。自主控制段采用直接交會(huì)的新方案，前向、徑向接近時(shí)只設(shè)置M0中瞄點(diǎn)，不設(shè)被動(dòng)停泊點(diǎn)；后向接近過程中設(shè)置M0中瞄點(diǎn)和B2停泊點(diǎn)。相比停泊點(diǎn)交會(huì)方案縮短時(shí)間(最快縮短43 min)。不同對(duì)接口對(duì)接飛行軌跡如圖6所示。

圖6 不同對(duì)接口對(duì)接飛行軌跡示意圖Fig.6 Flight trajectory of different docking ports

自主快速交會(huì)對(duì)接模式從飛船發(fā)射入軌到對(duì)接用時(shí)大約6.5 h，比交會(huì)對(duì)接任務(wù)階段地面導(dǎo)引控制模式2天的飛行時(shí)間大大縮短。飛行時(shí)間的縮短，不僅降低了飛控工作強(qiáng)度、提高了航天員的任務(wù)舒適性，同時(shí)也提高了飛船對(duì)故障的容忍能力、提高了任務(wù)的可靠性。比如針對(duì)太陽(yáng)翼單翼未展開的故障，地面導(dǎo)引模式則需要飛船第二圈緊急返回，而采用自主交會(huì)對(duì)接方案則整船供電可支持與空間站對(duì)接。

3.3 實(shí)施了雙環(huán)制導(dǎo)返回控制方案

空間站軌道高度變化范圍大，每次任務(wù)返回圈的升交點(diǎn)位置將不是固定值，以往的基準(zhǔn)彈道返回控制算法不能滿足開傘點(diǎn)精度指標(biāo)要求。為此將制導(dǎo)算法改為預(yù)測(cè)校正雙環(huán)制導(dǎo)算法。內(nèi)環(huán)制導(dǎo)主要用于對(duì)構(gòu)建彈道進(jìn)行高頻率跟蹤；外環(huán)用于生成后續(xù)合理的彈道，在外環(huán)以全數(shù)字預(yù)測(cè)—校正方法根據(jù)返回艙實(shí)際飛行狀態(tài)對(duì)后續(xù)飛行彈道進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)修正傾側(cè)角剖面。神舟十二號(hào)開傘點(diǎn)精度航向偏差為1.198 8 km，橫向偏差-0.966 6 km，神舟十三號(hào)開傘點(diǎn)精度航向偏差為1.652 8 km，橫向偏差-0.527 4 km。開傘點(diǎn)精度滿足指標(biāo)要求且比前期任務(wù)實(shí)施結(jié)果大大提高，返回艙的精準(zhǔn)落地也為搜救回收隊(duì)伍實(shí)現(xiàn)“船落人到”目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

3.4 實(shí)施了5圈快速返回

標(biāo)稱情況下，神舟飛船與空間站分離后至落地需飛行11圈，進(jìn)行測(cè)定軌和軌道維持、陀螺標(biāo)定、制動(dòng)參數(shù)計(jì)算與注入。在確保產(chǎn)品狀態(tài)和任務(wù)可靠性的前提下，神舟十三號(hào)開始實(shí)施了5圈返回的飛行方案?？s短返回的準(zhǔn)備時(shí)間、提高航天員飛行的舒適度。

3.5 設(shè)計(jì)了具備遠(yuǎn)程功能的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)

開發(fā)了基于開放式構(gòu)架的全周期自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，包括測(cè)試過程智能管理技術(shù)、測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)化判讀技術(shù)、測(cè)試效果自動(dòng)化評(píng)估技術(shù)、系統(tǒng)開放式構(gòu)建技術(shù)、遠(yuǎn)程測(cè)試技術(shù)五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，從測(cè)試準(zhǔn)備、測(cè)試實(shí)施、測(cè)試評(píng)價(jià)流程上完成人工到自動(dòng)實(shí)施的轉(zhuǎn)化，以數(shù)據(jù)流的方式推動(dòng)測(cè)試全過程的執(zhí)行。

建立了具有遠(yuǎn)程功能的測(cè)試平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)后方遠(yuǎn)程發(fā)送測(cè)試指令、遙控地面設(shè)備、控制測(cè)試狀態(tài)，獨(dú)立完成測(cè)試。自動(dòng)化遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了空間站階段飛船北京、酒泉、天津三地的“云測(cè)試”、“云判讀”，測(cè)試效率提高了30%，人力資源占用率降低了50%。

3.6 設(shè)計(jì)了快速應(yīng)急救援方案

為確保隨時(shí)具備對(duì)在軌航天員實(shí)施救援的能力，以后一艘飛船作為應(yīng)急救援飛船，在前一艘飛船發(fā)射時(shí)，在發(fā)射場(chǎng)完成推進(jìn)劑加注前所有工作后待命，后續(xù)根據(jù)需要執(zhí)行正?；驊?yīng)急救援飛行任務(wù)。在接到應(yīng)急救援任務(wù)后，通過快速測(cè)試、狀態(tài)改裝、加注和扣罩等后續(xù)流程優(yōu)化，能夠滿足最快8.5天的應(yīng)急發(fā)射要求。處于待命狀態(tài)的應(yīng)急救援飛船如圖7所示。

圖7 應(yīng)急救援飛船待命狀態(tài)Fig.7 Armed state of emergency rescue spacecraft

4 結(jié)束語(yǔ)

神舟載人飛船是我國(guó)所有載人航天器的基礎(chǔ)，30年來神舟人以最小代價(jià)建成天地往返系統(tǒng)，取得了巨大的成就，持續(xù)創(chuàng)新是提升神舟飛船可靠性、安全性、綜合能力的動(dòng)力。經(jīng)過30年的沉淀，神舟飛船在技術(shù)、管理、人才培養(yǎng)等方面都進(jìn)入了成熟階段，創(chuàng)新依然是神舟飛船繼續(xù)發(fā)展的保障。

展望將來，空間站即將進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段，載人飛船是空間站運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，神舟人將在獨(dú)創(chuàng)、獨(dú)有上下功夫，圍繞能力提升做好中國(guó)空間站的高質(zhì)量、高效率、高效益運(yùn)營(yíng)。

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