特約記者 胡 航/文
神舟十三號航天員翟志剛、王亞平、葉光富順利出艙 圖源/ 中國載人航天官網(wǎng)
2022年4 月16 日09 時56 分,神舟十三號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域安全著陸,11 時05分,航天員翟志剛、王亞平、葉光富全部安全出艙,感覺非常良好!飛行乘組在空間站組合體工作生活了183 天,創(chuàng)下了中國航天員連續(xù)在軌飛行時長新紀錄!神舟十三號載人飛行任務(wù)取得圓滿成功!
神舟十三號載人飛行任務(wù)的圓滿成功,標志著空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段任務(wù)圓滿完成,中國空間站即將進入建造階段。
此次任務(wù)中,航天科技集團、航天科工集團、電子科技集團、核工業(yè)集團、船舶集團、兵器工業(yè)集團等軍工央企充分發(fā)揚同舟共濟、大力協(xié)同精神,自主研制生產(chǎn)多項技術(shù)產(chǎn)品,共同為神舟十三號航天員乘組順利返回提供全程保障。
航天科技集團是此次任務(wù)的總體單位,我國空間站工程使用的空間站各艙段、載人飛船、貨運飛船、中繼衛(wèi)星及其發(fā)射使用的長征系列運載火箭均由航天科技集團研制,工程其他分系統(tǒng)也有航天科技集團所屬相關(guān)單位參與。
載人航天,人命關(guān)天。由航天科技集團五院抓總研制的神舟系列飛船是航天員實現(xiàn)天地往返的生命之舟。神舟十三號返回地球可以說是過程復(fù)雜、驚心動魄,它要依次經(jīng)過軌返分離、推返分離、再入、過黑障區(qū)、開降落傘、開著陸緩沖發(fā)動機等關(guān)鍵飛行事件及環(huán)節(jié),返回過程還要經(jīng)過嚴酷空間環(huán)境和軌道條件的考驗。在航天科技集團五院技術(shù)人員的精心設(shè)計下,神舟十三號牢牢把握住了“三個度”,即速度控制恰到好處、溫度控制火候適中和精度控制穩(wěn)操勝券,確保飛船穩(wěn)穩(wěn)落地、航天員安全回家。這也是神舟系列飛船執(zhí)行的第八次載人飛行任務(wù)。
作為中國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證階段發(fā)射的第二艘載人飛船,也是駐留太空時間最久的神舟飛船,在此次飛行任務(wù)中,神舟十三號載人飛船實現(xiàn)了多個首次,不斷刷新中國航天的新紀錄,展現(xiàn)了中國航天科技的新高度。
自1999年以來,每一次神舟飛船執(zhí)行任務(wù),從未缺少航天科工三院111 廠研制的連接分離機構(gòu)的陪伴,它猶如飛船收放自如的臂膀,在飛行器從起飛、入軌、對接和返回過程中,有力連接、及時分離各個艙段,“剛?cè)岵弊o佑神舟平安。
“升空時連接要堅強有力,分開時要干凈利落”,這是連接分離機構(gòu)的顯著特點,更事關(guān)任務(wù)成敗。連接分離機構(gòu)主要包括火工鎖和彈簧分離推桿,它們在神舟飛船上,如“臂膀”一樣連接著三個艙段,主要位于飛船軌道艙和返回艙之間、返回艙和推進艙之間、返回艙防熱大底和艙體之間。
返回器進入大氣層時,與其周圍空氣激烈摩擦,會形成一個高溫高壓的電離氣體層,這個氣體層像劍鞘一樣包裹在返回器表面,隔絕返回器與地面測控站之間的通信聯(lián)絡(luò),形成一個黑障區(qū)。這種危險的現(xiàn)象,會使返回器偏離預(yù)定的著陸區(qū)域,延誤對返回器的及時搜索和救援,嚴重時還會危及飛行安全,甚至可能危及航天員的生命。
有人敲門,呼倫跑過去開,見丈母娘蔫頭蔫腦地縮在門口,肩上仍然背著她的粗布包,那一刻呼倫既有沖上去擁抱丈母娘又有一拳將丈母娘打翻在地的沖動。急忙喚來云夢,云夢竟然又蹦又跳,嘴里咯咯答脆笑不止。呼倫把丈母娘往屋子里讓,又伸出手想接過丈母娘的背包,想不到丈母娘后退一步,說,我就不進屋了。
為解決黑障區(qū)的跟蹤測量問題,航天科工二院23 所研制了兩部測量雷達全程保障,從神舟十三號返回器進入大氣層就開始進行跟蹤測量,如同一把“標尺”測量實時準確數(shù)據(jù)提供指控中心,并為前方搜救提供有效目標落點數(shù)據(jù),護航返回器平安落地。
在神舟十三號飛船返回著陸的最后幾米,位于返回艙底部的“伽馬剎車指令員”正沉著地測算著返回艙的速度和距地面高度信息。在飛船返回艙降落至預(yù)定高度時,準確發(fā)出了反推發(fā)動機點火指令,使返回艙在反推力的作用下平穩(wěn)著陸,保障航天員安全舒適回家。
“與行車原理一致,不同的速度、不同的剎車距離,都影響著乘坐者的感覺體驗?!奔夹g(shù)負責(zé)人王征介紹到。伽馬射線的探測體制賦予它穿透地表植被的能力,能精確測量返回艙底部距離地表的高度,精度達厘米級。由航天科工三院35 所研制的“伽馬剎車指令員”是飛船的關(guān)鍵設(shè)備,已先后服役于神舟八號至神舟十二號飛船,確保了歷次任務(wù)成功。
由航天科工二院706 所自主研制的搜救信息系統(tǒng)全程參與神舟十三號載人飛行任務(wù),為護佑航天員平安歸家編織了一幅嚴謹?shù)乃丫取懊芫W(wǎng)”。
搜救信息系統(tǒng)具備搜救任務(wù)籌劃、搜救指揮調(diào)度和搜救態(tài)勢展示等功能,通過引進多源信號對航天器、回收場站、搜救力量等進行實時跟蹤,為航天員搜救任務(wù)全程的情況掌握與指揮調(diào)度提供服務(wù),是空間站任務(wù)實現(xiàn)航天員救援保障關(guān)鍵系統(tǒng),對空間站建設(shè)與運營具有重要支撐作用。
搜救直升機逐一抵達著陸現(xiàn)場 圖源/ 中國載人航天官網(wǎng)
此外,在此次飛行任務(wù)中,二院25 所自主研制的交會對接微波雷達也再次開機,精確輸出神舟十三號載人飛船與空間站核心艙相對距離、速度和角度等位置信息,保駕神舟十三號載人飛船的順利返回。二院203 所研制的一系列優(yōu)質(zhì)晶體元器件,利用穩(wěn)定的石英晶體的壓電效應(yīng)和頻率特性,在太空惡劣的環(huán)境中保持穩(wěn)定跳動,并產(chǎn)生準確平穩(wěn)的頻率信號,成為地面指揮人員監(jiān)測和衡量飛行狀態(tài)的重要參考指標,為確保航天員安全返回地球起到重要作用。
中核集團所屬中國同輻原子高科承研配套的銫-137 基準放射源,隨中國航天科工集團研制的γ(伽馬)高度控制裝置自2021年10 月16 日飛船發(fā)射至2022年4 月16 日返回經(jīng)歷六個月空間飛行,在回收段著陸緩沖高度測量控制中可靠定標,性能良好,為神舟十三號飛行任務(wù)圓滿成功做出卓越貢獻。
據(jù)了解,在神舟飛船飛行任務(wù)最后環(huán)節(jié),需要準確探測出返回艙距離地面的高度,以啟動反推發(fā)動機,確保飛船落地時的沖擊力控制在安全限度內(nèi),這正是γ(伽馬)高度控制裝置的作用。從“神舟八號”以后,中國已經(jīng)實現(xiàn)了該項技術(shù)的全面自主可控。
穿越黑障的勇氣——多型測控雷達。中國電科自主研制的多部雷達,擔(dān)負起返回區(qū)首點截獲、黑障區(qū)連續(xù)跟蹤等任務(wù),為返回艙的安全著陸和快速搜救提供強有力的保障。
回家信號的牽引——統(tǒng)一測控系統(tǒng)。在返回過程,需要依靠測控系統(tǒng)完成遙測、外測來接收和發(fā)送指令,觀測分析飛行器位置、速度、飛行姿態(tài)。在主著陸場,中國電科布設(shè)了機載站、車載站、便攜站、固定站等站型及多型號測控系統(tǒng),保障調(diào)度指令、數(shù)據(jù)傳輸和圖像傳輸?shù)膶崟r性、穩(wěn)定性和清晰度。其中,最新研制的首套某車載機動測控設(shè)備,承擔(dān)了神舟十三號飛船上升段、返回段和飛船進入軌道運行段特殊情況下的特殊測控任務(wù),同時具有完成地面人員與航天員之間的話音、圖像等信息傳輸功能,保障地面人員與航天員、航天器間的通信鏈路。
現(xiàn)場畫面的實傳——直升機衛(wèi)星通信終端。飛船返回著陸場,搜救通信是重中之重。為實時掌握返回艙在返回過程中的視頻信息,中國電科配備了“直升機衛(wèi)星通信終端”,以飛行狀態(tài)中的直升機為平臺進行工作,該平臺集合了先進的終端天線技術(shù),解決了直升機動中跟蹤、旋翼旋轉(zhuǎn)對信號遮擋等技術(shù)難題,保證了著陸現(xiàn)場音頻、視頻信號流暢和遠距離傳輸,保證了著陸場與北京指控中心兩地之間高清圖像和多路語音的不間斷傳輸,全程直播航天員回家之路。
在神舟十三號飛船上,還配套了中國電科研發(fā)的剛性太陽電池陣產(chǎn)品,為滿足任務(wù)提出的輸出功率要求,該產(chǎn)品采用了轉(zhuǎn)換效率高,抗輻照性能好的三結(jié)砷化鎵太陽電池,發(fā)電能力達到國際先進水平。
中國船舶集團七一七所研制的我國首款高速機動地面無人支援保障車中的光電設(shè)備成功實現(xiàn)了神舟十三號返回艙遠距離的準確捕獲穩(wěn)定跟蹤、采集記錄主傘打開、拋防熱大頂反推發(fā)動機點火等關(guān)鍵節(jié)點的視頻影像,為神舟十三號著陸機動搜索、錄取工作及后續(xù)載人航天著陸返回技術(shù)研發(fā)提供有力支撐,充分展現(xiàn)了船舶人在航天領(lǐng)域的擔(dān)當(dāng)與作為。
西安近代化學(xué)研究所首創(chuàng)的高可靠性零溫度系數(shù)、負壓強指數(shù)推進劑確保航天員安全著陸。反推發(fā)動機裝藥技術(shù)難度大,安全性要求高,可靠性和四個發(fā)動機工作一致性是產(chǎn)品的最大特點。西安近代化學(xué)研究所科技人員精心設(shè)計方案,對每一個參數(shù)、每一項指標都反復(fù)進行驗證確認,破解了多項關(guān)鍵技術(shù),為此次航天任務(wù)圓滿完成再次貢獻了兵工力量。
特能集團華豐公司研制的多型宇航火工品圓滿完成使命,在三位航天員安全返航任務(wù)中發(fā)揮了重要的功能保障作用。在返航期間,華豐公司研制的相關(guān)產(chǎn)品作用于關(guān)鍵部位,先后完成返程解鎖、分離、拋底等關(guān)鍵動作,為3 名航天英雄平安著陸保駕護航。
材料院山東非金屬材料研究所自主研制的水紅外分析儀,為調(diào)姿推進劑提供計量技術(shù)支持,有力保障了返回艙行進軌道的精準控制。該儀器主要用于液體推進劑的精確測量,多年來持續(xù)為神舟、北斗、嫦娥等大型試驗任務(wù)提供重要的技術(shù)保障。
光電集團西安應(yīng)用光學(xué)研究所積極響應(yīng)東風(fēng)著陸場搜救大隊邀請,在承研交付的空間站工程著陸場系統(tǒng)地面夜間搜索設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過開展大量的改進測試工作,緊急提供了兩套地面固定式光電跟蹤監(jiān)測設(shè)備,構(gòu)成機動車-固定站協(xié)同的返回艙地面搜索監(jiān)視系統(tǒng),圓滿完成了此次神舟十三號返回艙的搜索跟蹤監(jiān)視等搜救任務(wù)。
北奔重汽研制的北奔重卡,參與了返回艙搜救任務(wù),迎接三名航天員凱旋。此次返回著陸地點位于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心東部的東風(fēng)著陸場,主要為戈壁、沙漠、山地等復(fù)雜地形且晝夜溫差巨大,對車輛的機動性、越野性、高低溫環(huán)境作業(yè)的穩(wěn)定性提出了更高要求。兩臺北奔重卡均采用高機動越野底盤,在任何氣候環(huán)境和復(fù)雜地形可搭載重要裝備安全快速通過,滿足任務(wù)車輛快速機動接應(yīng)、強大的過壕過障越野能力、高低溫環(huán)境作業(yè)安全穩(wěn)定等使用要求。
江南工業(yè)集團生產(chǎn)制造的座椅緩沖器,再次保障航天員的著陸安全。航天座椅緩沖器,是神舟十三號載人飛船返回艙中的重要設(shè)施,在返回艙即將著陸時,座椅緩沖器將減緩巨大的瞬間沖力,從而保障航天員的生命安全。江南工業(yè)集團接到生產(chǎn)任務(wù)后,高度重視,技術(shù)人員通過多種方法論證試驗,群策群力,及時解決多項難題,圓滿完成產(chǎn)品交付。