神舟十三号载人飞船返回,首次采用快速返回模式,缩短地面飞控实施时间!

4月16日9时56分,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,“感觉良好”乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富结束“太空出差”,为我国迄今最长一次太空载人飞行画上圆满的句号。

神舟十三号载人飞船返回,首次采用快速返回模式,缩短地面飞控实施时间,使航天员更快更舒适地安全返回地面。

返回飞行圈次从11个压缩至5个

神舟十三号载人飞船不仅是目前我国在轨驻留时间最长的飞船,也成为返回速度最快的飞船。

中国航天科技集团五院(以下简称“五院”)科技人员介绍,此次实施快速返回,是为了进一步提高返回任务执行效率,缩短地面飞控实施时间,提高航天员返回舒适度。

和神舟十二号载人飞船相比,此次快速返回并没有太多技术升级或改变,依然采用智能自适应预测制导方法。但五院技术人员通过对飞行任务事件进行合理裁剪和调整、压缩操作时间,将返回所需时间由以往的11个飞行圈次压缩至5个飞行圈次,每圈用时大概1.5小时。此前,神舟十二号载人飞船返回时绕飞地球18圈,历时一天多。

安全返回要控制好3个“度”

神舟十三号返回依次要经过轨返分离、推返分离、再入、过黑障区、开降落伞、开着陆缓冲发动机等关键飞行事件及环节,返回过程还要经过严酷空间环境和轨道条件的考验。神舟十三号牢牢把握住了“三个度”,确保返回舱稳稳落地、安全回家。

速度控制要恰到好处。神舟飞船在轨道上运行的速度大约为7.8千米/秒,接近第一宇宙速度。要确保航天员的安全,就必须对返回地球后的最终着陆速度进行控制。五院技术人员在飞船研制阶段开展大量试验验证和数据判读,保证飞船在着陆过程中逐步降低速度,确保飞船再入大气层,此后返回舱依靠空气动力产生的阻力和升力减速,待运动至距地面附近时打开降落伞,着陆瞬间开启返回舱底部的着陆缓冲发动机,最终将落地速度降低到一定范围内。

温度控制火候要适中。为了确保舱内温度依然舒适,飞船控温的主要手段是依靠防热结构对舱内进行保护。五院科研人员在舱体表面设计了防热涂层,敷设有一层烧蚀材料,当温度达到一定程度时烧蚀材料升华脱落,带走大量热量,从而降低温度。

此外,神舟飞船返回犹如万里中10环,必须对飞船着陆点的精度进行控制。五院技术人员为神舟十三号飞船配备了一套“着陆轻功”。首先是返回轨道维持,调整飞船的轨道平面,使飞船星下点轨迹经过返回瞄准点;随后返回制动,通过制动的速度增量和发动机开机时刻,确保再入角和返回航程,为精准着陆提供保障;最后返回舱升力控制,进入大气层后,返回舱通过一系列姿态机动,巧妙利用空气动力产生的升力,进行航向和横向运动的控制,精准调整预定的着落点,最终平安返回。

直立落地需要航天员关键一“砍”

神舟十三返回舱以直立姿态着陆,在中国载人航天历程中并不多见,至今飞天13次,只有神舟六号和神舟十三号实现了直立落地。

技术人员告诉记者,能否直立落地,不仅需要天气良好、地面平整等外因,更需要航天员亲自操刀,关键时刻“砍”断降落伞的绳索,砍好了就能直立,差一点就会倾斜,或者会被降落伞拽倒。

“其实,直立着陆是最理想的着陆状态,航天员受到的冲击也最小。”全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩在接受记者采访时表示,返回舱的垂直高度达到2.5米,水平着陆的好处是航天员自主出舱比较方便,垂直着陆则需要营救队员使用专门的出舱辅助设备。直播画面中出现的“滑梯”就是专用于直立着陆时航天员出舱的。

返回舱进入大气层后,会与空气发生剧烈摩擦,舱体表面会被严重烧蚀。庞之浩表示,神十三返回舱在着陆后舱体并不像此前载人航天任务返回舱那么黑,很可能是烧蚀材料有了改进。此外,返回舱的“烧蚀与神十三的路径选择也有关,返回舱下降速度越快产生的温度越高,如果让它有一定的升力返回,既能让航天员减轻过载感受,也能降低返回舱的温度。”庞之浩说。

本文采编:CY
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