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新一代載人飛船試驗船——亮點在哪裏?
2020-05-11 08:36:58 來源: 人民日報
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制圖:張丹峰 汪哲平

  三朵巨大的“傘花”在東風著陸場上空盛放,新一代載人飛船試驗船返回艙緩緩向地面降落。5月8日13時49分,返回艙平穩著陸,試驗船飛行試驗任務圓滿成功。

  ●艙體結構設計新、返回艙材料新、“大腦”係統新

  長徵五號B運載火箭送入預定軌道的新一代載人飛船試驗船,主要對新飛船高速再入返回防熱、控制和群傘回收等關鍵技術進行飛行驗證,並在後續研制中加以改進。

  新一代載人飛船是面向我國載人月球探測、空間站運營等任務需求而論證的具有國際先進水平的新一代天地往返運輸飛行器。未來,它不僅可護送航天員往返離地球近400公裏的中國空間站,還能完成38萬公裏外的載人登月甚至去更遠的星球探險。新飛船還有著“載人+載物”的強大本領,可謂一船多用。

  新一代載人飛船試驗船由中國航天科技集團有限公司中國空間技術研究院抓總研制,應用了不少創新設計。

  新飛船試驗船總體主任設計師楊慶介紹,兩艙的艙體結構是新設計。試驗船由返回艙、服務艙兩艙構成,返回艙是整船的指令中心,也是航天員生活居住的地方,服務艙則提供動力和能源。與神舟飛船三艙結構不同,新的結構中,返回艙密封艙空間更大,未來可根據任務需求做“隔間”,打造工作區、餐飲區等,為航天員提供更舒適的生活居住環境。

  返回艙“外衣”新。專家打比方説,試驗船返回艙這次穿了兩件“衣服”,裏面這件用新型金屬材料做成,相當于“墻壁”的作用,圍出了航天員的“駕駛室”——容積大、密封性好、艙內視野遮擋少。“外衣”由耐燒蝕的新型輕質防熱材料打造,能承受住再入返回大氣層過程中上千攝氏度的高溫燒蝕。

  “大腦”係統新。試驗船在天上工作期間,在多天內進行多次自主軌道控制,將自己抬升到大橢圓軌道,時間緊、動作密集,全靠“大腦”也就是GNC係統應對。這套係統不僅知道飛船處在什麼位置,而且還知道將要去哪裏,走哪條路能更快地到達目的地,可以自主“變道”去往目的地。

  ●航天測控為試驗船太空試驗和成功著陸保駕護航

  試驗船成功著陸,北京航天飛行控制中心大廳內一片歡騰。航天測控人用一次次嚴密的計算、一條條精準的指令,為任務圓滿完成提供了有力保證。

  新一代載人飛船試驗船于5月5日搭乘長徵五號B運載火箭升空後,北京飛控中心隨即組織陸、海、天基測控網對其進行密切跟蹤監視,經過7次軌道控制,順利將其從近地橢圓軌道抬高至遠地點近8000公裏的大橢圓軌道。返回階段,返回指令從北京飛控中心發出後,制動發動機點火,試驗船返回艙與服務艙成功分離,返回艙建立再入姿態。再入返回過程中,準確預報落點位置,引導各測控站對返回艙進行連續跟蹤,確保搜索回收工作順利完成。

  新型運載火箭、全新的軌道設計、全新的控制模式……給飛控總體方案設計帶來很大挑戰。測控人員攻克一係列技術難題,創新了多項飛控技術。

  長徵五號B運載火箭首飛任務測控通信指揮部成員鄒雪梅介紹,試驗船使用全新自主軌道控制和返回制導控制模式,尤其是前7次控制採用全自主模式,由于該模式是第一次在軌試驗,需要地面飛控團隊保駕護航。

  通過攻克航天器大橢圓軌道高速再入返回控制等飛控關鍵技術,航天測控科技人員保障試驗船順利完成多項在軌科學實驗。

  ●著陸場精心準備,迎接返回艙回到地球懷抱

  試驗船返回艙返回階段,除了群傘氣動減速和氣囊著陸緩衝技術護航回家路,酒泉衛星發射中心東風著陸場也精心準備,迎接返回艙回到地球懷抱。

  載人航天工程著陸場係統副總設計師卞韓城介紹,著陸區面積非常大,潛在回收區域總面積接近13萬平方公裏。地形地貌多樣化,包括戈壁沙漠、山區沼澤、河流湖泊等,復雜多變的地形對搜索回收力量應對不同環境、完成不同類型任務帶來了嚴峻考驗。由于此次試驗船返回艙的個頭大,寬度相當于兩個卡車,把這樣一個龐然大物從復雜地形中運送出來,回收難度可想而知。

  為此,著陸場係統進行了科學部署搜索回收力量等一係列周密準備。根據航天器返回概率,對可能著陸的地區進行了網格劃分,對應不同級別的搜索力量,合理規劃資源部署。為保證在惡劣天氣中仍然具備搜索回收能力,組建了多支地面分隊,既能和直升機、固定翼飛機等協同作業,也能獨立搜索。部署多套雷達和光學設備,加大監測力度,通過跟蹤實時數據,為搜索力量提供預判信息。

  針對各種可能出現的著陸情況,準備了60多種飛船搜索回收預案,在返回艙降落傘沒及時打開、返回艙掉入水中或降落在危險地帶等場景,都可迅速啟動處置方案。

  眾手托舉之下,新一代載人飛船試驗船飛行試驗任務獲得預期效果。(記者 劉詩瑤 余建斌

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【糾錯】 責任編輯: 尹世傑
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