揭秘神舟飛船的巨型降落傘

主傘面積1200 平方米，全部展開(kāi)后可以覆蓋3 個(gè)籃球場(chǎng)；制作工序有30 多道，縫線總和長(zhǎng)達(dá)10 公里……12 月4 日，神舟十四號(hào)返回艙成功著陸。直播中，空中打開(kāi)的巨型降落傘引發(fā)關(guān)注。

12 月4 日20 時(shí)09 分，神舟十四號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，神舟十四號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。

相較于此前的任務(wù)，低溫與暗夜是本次任務(wù)的兩大挑戰(zhàn)。面對(duì)考驗(yàn)，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新多項(xiàng)技術(shù)方法，為神舟十四號(hào)乘組順利回家保駕護(hù)航。

東風(fēng)著陸場(chǎng)

科技讓航天員回家旅途更溫暖舒適

12 月的東風(fēng)著陸場(chǎng)十分寒冷，很多人關(guān)心，神舟十四號(hào)乘組航天員的回家旅途如何保暖？

航天科技集團(tuán)五院載人飛船回收試驗(yàn)隊(duì)總體技術(shù)負(fù)責(zé)人彭華康介紹，當(dāng)載人飛船與空間站分離后，飛船上自身的熱控分系統(tǒng)就會(huì)接管溫濕度控制，將密封艙的溫度控制在17至25 攝氏度范圍內(nèi)。

這一系統(tǒng)采取的措施包括主動(dòng)熱控和被動(dòng)熱控。被動(dòng)熱控指飛船艙體表面的防熱材料、涂層和艙內(nèi)風(fēng)扇等；主動(dòng)熱控則包括飛船內(nèi)的加熱片和輻射器等。

在進(jìn)入大氣層的過(guò)程中，由于和大氣層產(chǎn)生劇烈摩擦，返回艙溫度會(huì)出現(xiàn)一定程度的升高。但是通過(guò)熱控預(yù)冷手段，可以提前降低返回艙內(nèi)的溫度，同時(shí)，返回艙表面燒蝕材料的燒蝕升華會(huì)帶走大量的熱量。

返回艙落地后，則主要是艙體的被動(dòng)保溫性能在發(fā)揮作用?！巴ㄟ^(guò)仿真計(jì)算，如果返回艙落在零下25 攝氏度的沙漠，在不打開(kāi)艙門(mén)和通風(fēng)風(fēng)扇的情況下，艙內(nèi)的溫度可以保持在15 攝氏度以上達(dá)1 個(gè)小時(shí)?！迸砣A康說(shuō)。

測(cè)量雷達(dá)“回收一號(hào)”

從返回艙變速進(jìn)入返回軌道到推進(jìn)艙與返回艙分離，從返回艙進(jìn)入大氣層到安全著陸……返回的每一步，都需要測(cè)控系統(tǒng)來(lái)接收和發(fā)送指令，層層牽引護(hù)航歸途。

在主著陸場(chǎng)，中國(guó)電科布設(shè)了多站型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和多型號(hào)測(cè)控系統(tǒng)，并對(duì)衛(wèi)星通信設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，傳輸容量提升5 至10 倍。最新研制的回收區(qū)北斗態(tài)勢(shì)系統(tǒng)，利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)定位和短報(bào)文功能，構(gòu)建指揮中心、前方指揮、搜索平臺(tái)三位一體的指揮體系，大幅提升了返回艙搜索效率，縮短了回收時(shí)間。

而自神舟十四號(hào)返回艙進(jìn)入大氣層起，航天科工集團(tuán)二院的測(cè)量雷達(dá)就如同“明眸”一般，開(kāi)始了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的跟蹤測(cè)量。

返回艙進(jìn)入大氣層時(shí)形成的“黑障區(qū)”會(huì)隔絕返回器與地面測(cè)控站之間的通信聯(lián)絡(luò)。為解決這一問(wèn)題，航天科工集團(tuán)二院23 所自主研制了相控陣測(cè)量雷達(dá)“回收一號(hào)”。執(zhí)行本次任務(wù)的雷達(dá)吸收了此前任務(wù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)上進(jìn)行了優(yōu)化提升。

黑暗和極寒雙重挑戰(zhàn)，對(duì)定向搜救設(shè)備提出了更高要求。中國(guó)電科22 所載人航天任務(wù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人宋磊介紹，本次任務(wù)中，科研團(tuán)隊(duì)強(qiáng)化天空地一體化搜索引導(dǎo)體系建設(shè)，最新研制的航天員通話電臺(tái)，在著陸場(chǎng)與測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，首次將艙內(nèi)航天員呼叫話音“延伸”至北京飛控中心。

主傘面積1200 平方米，縫線總長(zhǎng)達(dá)10 公里

直播中，空中打開(kāi)的巨型降落傘引發(fā)關(guān)注，這是由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508 所研制的“神舟大傘”。

中國(guó)航天科技集團(tuán)五院508 所專(zhuān)家介紹，巨型降落傘選用典型環(huán)帆傘型，具有可靠性高、抗撕裂能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，這其中起重要作用的就是紅白相間的環(huán)和帆構(gòu)成的傘衣。整個(gè)主傘由1900 多片傘衣、90 多條經(jīng)向帶、20 多條緯向帶、96 根傘繩構(gòu)成，制作工序有30 多道，縫線總和長(zhǎng)達(dá)10 公里。

巨型降落傘環(huán)、帆傘衣合縫后好比連成了線，但降落傘作為一個(gè)1200 平方米的面（全部展開(kāi)后可以覆蓋3 個(gè)籃球場(chǎng)），就需要借助降落傘徑向帶和緯向帶將拼縫好的環(huán)與帆組合起來(lái)。徑向帶與緯向帶就好比蓋房子時(shí)的“四梁八柱”，徑向帶是承擔(dān)傘衣徑向開(kāi)傘張力的主要結(jié)構(gòu)，而緯向帶是承擔(dān)傘衣緯向開(kāi)傘張力，保持傘衣充氣形狀的主要結(jié)構(gòu)。加工好的徑向帶與緯向帶可確保降落傘強(qiáng)度。

別看巨型降落傘是個(gè)龐然大物，體態(tài)卻十分輕盈，重量不到100 公斤，收攏后裝進(jìn)傘包內(nèi)的體積還不到200 升，可以塞進(jìn)普通的家用冰箱。

彭華康介紹，從返回艙進(jìn)入大氣層開(kāi)始，隨著艙體表面防熱材料的碳化燒蝕帶走大量熱量，返回艙飛行動(dòng)能不斷減少，速度由7.9 公里每秒逐漸降低到幾百米每秒。

在距離地面40 公里左右時(shí)，飛船已基本脫離“黑障區(qū)”。返回艙上安裝的靜壓高度控制器，通過(guò)測(cè)量大氣壓力來(lái)判斷所處高度，當(dāng)返回艙距離地面10 公里左右時(shí)，引導(dǎo)傘、減速傘和主傘相繼打開(kāi)，三傘的面積從幾平方米逐級(jí)增大到1000多平方米。這一套降落傘把返回艙速度從200 米每秒降低到7 米每秒，達(dá)到減小過(guò)載、保護(hù)航天員的目的。

在主傘完全打開(kāi)后不久，返回艙內(nèi)的伽馬高度控制裝置開(kāi)始工作，通過(guò)發(fā)射伽馬射線，實(shí)時(shí)測(cè)量距地高度。

當(dāng)返回艙降至距離地面1米時(shí)，底部的伽馬高度控制裝置發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)，艙上的4 臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，產(chǎn)生一個(gè)向上的沖力，使返回艙的落地速度達(dá)到1 至2 米每秒。同時(shí)，安裝緩沖裝置的航天員座椅會(huì)在著陸前開(kāi)始抬升，進(jìn)一步減小航天員的落地沖擊，實(shí)現(xiàn)“溫柔”著陸。