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走近新一代载人飞船试验船——亮点在哪里?

三朵巨大的“伞花”在东风着陆场上空盛放,新一代载人飞船试验船返回舱缓缓向地面降落。5月8日13时49分,返回舱平稳着陆,试验船飞行试验任务圆满成功。

●舱体结构设计新、返回舱材料新、“大脑”系统新

长征五号B运载火箭送入预定轨道的新一代载人飞船试验船,主要对新飞船高速再入返回防热、控制和群伞回收等关键技术进行飞行验证,并在后续研制中加以改进。

新一代载人飞船是面向我国载人月球探测、空间站运营等任务需求而论证的具有国际先进水平的新一代天地往返运输飞行器。未来,它不仅可护送航天员往返离地球近400公里的中国空间站,还能完成38万公里外的载人登月甚至去更远的星球探险。新飞船还有着“载人+载物”的强大本领,可谓一船多用。

新一代载人飞船试验船由中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院抓总研制,应用了不少创新设计。

新飞船试验船总体主任设计师杨庆介绍,两舱的舱体结构是新设计。试验船由返回舱、服务舱两舱构成,返回舱是整船的指令中心,也是航天员生活居住的地方,服务舱则提供动力和能源。与神舟飞船三舱结构不同,新的结构中,返回舱密封舱空间更大,未来可根据任务需求做“隔间”,打造工作区、餐饮区等,为航天员提供更舒适的生活居住环境。

返回舱“外衣”新。专家打比方说,试验船返回舱这次穿了两件“衣服”,里面这件用新型金属材料做成,相当于“墙壁”的作用,围出了航天员的“驾驶室”——容积大、密封性好、舱内视野遮挡少。“外衣”由耐烧蚀的新型轻质防热材料打造,能承受住再入返回大气层过程中上千摄氏度的高温烧蚀。

“大脑”系统新。试验船在天上工作期间,在多天内进行多次自主轨道控制,将自己抬升到大椭圆轨道,时间紧、动作密集,全靠“大脑”也就是GNC系统应对。这套系统不仅知道飞船处在什么位置,而且还知道将要去哪里,走哪条路能更快地到达目的地,可以自主“变道”去往目的地。

●航天测控为试验船太空试验和成功着陆保驾护航

试验船成功着陆,北京航天飞行控制中心大厅内一片欢腾。航天测控人用一次次严密的计算、一条条精准的指令,为任务圆满完成提供了有力保证。

新一代载人飞船试验船于5月5日搭乘长征五号B运载火箭升空后,北京飞控中心随即组织陆、海、天基测控网对其进行密切跟踪监视,经过7次轨道控制,顺利将其从近地椭圆轨道抬高至远地点近8000公里的大椭圆轨道。返回阶段,返回指令从北京飞控中心发出后,制动发动机点火,试验船返回舱与服务舱成功分离,返回舱建立再入姿态。再入返回过程中,准确预报落点位置,引导各测控站对返回舱进行连续跟踪,确保搜索回收工作顺利完成。

新型运载火箭、全新的轨道设计、全新的控制模式……给飞控总体方案设计带来很大挑战。测控人员攻克一系列技术难题,创新了多项飞控技术。

长征五号B运载火箭首飞任务测控通信指挥部成员邹雪梅介绍,试验船使用全新自主轨道控制和返回制导控制模式,尤其是前7次控制采用全自主模式,由于该模式是第一次在轨试验,需要地面飞控团队保驾护航。

通过攻克航天器大椭圆轨道高速再入返回控制等飞控关键技术,航天测控科技人员保障试验船顺利完成多项在轨科学实验。

●着陆场精心准备,迎接返回舱回到地球怀抱

试验船返回舱返回阶段,除了群伞气动减速和气囊着陆缓冲技术护航回家路,酒泉卫星发射中心东风着陆场也精心准备,迎接返回舱回到地球怀抱。

载人航天工程着陆场系统副总设计师卞韩城介绍,着陆区面积非常大,潜在回收区域总面积接近13万平方公里。地形地貌多样化,包括戈壁沙漠、山区沼泽、河流湖泊等,复杂多变的地形对搜索回收力量应对不同环境、完成不同类型任务带来了严峻考验。由于此次试验船返回舱的个头大,宽度相当于两个卡车,把这样一个庞然大物从复杂地形中运送出来,回收难度可想而知。

为此,着陆场系统进行了科学部署搜索回收力量等一系列周密准备。根据航天器返回概率,对可能着陆的地区进行了网格划分,对应不同级别的搜索力量,合理规划资源部署。为保证在恶劣天气中仍然具备搜索回收能力,组建了多支地面分队,既能和直升机、固定翼飞机等协同作业,也能独立搜索。部署多套雷达和光学设备,加大监测力度,通过跟踪实时数据,为搜索力量提供预判信息。

针对各种可能出现的着陆情况,准备了60多种飞船搜索回收预案,在返回舱降落伞没及时打开、返回舱掉入水中或降落在危险地带等场景,都可迅速启动处置方案。

众手托举之下,新一代载人飞船试验船飞行试验任务获得预期效果。

制图:张丹峰 汪哲平

湘icp备14002224号-1