任昕宇 武文佳 科技日報記者 付毅飛
2022年12月4日20時09分，航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲乘坐神舟十四號載人飛船返回艙，在東風(fēng)著陸場成功著陸。
神舟系列飛船是航天員實現(xiàn)天地往返的“生命之舟”，由中國航天科技集團(tuán)五院抓總研制。記者從五院了解到，本次回收任務(wù)延續(xù)了神舟十二號載人飛船返回以來的技術(shù)狀態(tài)，同時對整體管理與流程進(jìn)行了優(yōu)化。尤其是針對低溫、夜晚兩大挑戰(zhàn)，五院神舟十四號載人飛船回收試驗隊作了周密準(zhǔn)備。
(資料圖片僅供參考)
返回艙怎樣回收
據(jù)五院載人飛船回收試驗隊總體技術(shù)負(fù)責(zé)人彭華康介紹，此次神舟十四號乘組返回是中國空間站“T”字基本構(gòu)型建成后的首次返回，是6名航天員“太空會師”后的首次返回，也是在東風(fēng)著陸場的首次冬季夜間返回。
神舟十四號載人飛船返回艙落地后，回收試驗隊首先對艙體進(jìn)行狀態(tài)檢查，確認(rèn)艙外危險源處于可控狀態(tài)，確認(rèn)無誤后才能將艙門打開。之后，試驗隊對艙內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行檢查，同時將伽馬源防護(hù)蓋蓋上，避免現(xiàn)場人員受到射線輻射危害。
完成以上工作，航天員才能出艙。
航天員出艙后，回收試驗隊需要對返回艙進(jìn)行處置。
首先將艙內(nèi)的伽馬源及時取出、封存；接著進(jìn)行載荷交接，包括科學(xué)實驗樣品、航天員個人物品等；再將艙內(nèi)火工品插上短路保護(hù)插頭，防止火工品意外點燃；最后將艙內(nèi)電源斷電。此外，試驗隊還要完成航天員座椅緩沖效果檢查、返回艙信標(biāo)信號準(zhǔn)確度確認(rèn)等工作。
接下來，試驗隊關(guān)閉返回艙艙門，將其裝車并運回指定地點。由于本次任務(wù)是在夜間，從返回艙掉落的散落物不易被發(fā)現(xiàn)，只能后續(xù)通過搜索尋回。至此，神舟十四號載人飛船返回艙的處置（回收）工作基本完成。
如何應(yīng)對寒夜挑戰(zhàn)
神舟十二號飛船返回時是9月，神舟十三號是4月中旬返回，而本次返回任務(wù)是在冬季夜間。
“以前都是在十幾度的常溫下工作，而這次在零下20攝氏度開展工作，地面上所有的工具設(shè)備能否正常使用是一個問題。”彭華康說。
夜間則帶來了行駛安全與光明照明不足的問題。對于車輛與直升機駕駛來說，夜間的戈壁灘十分危險。試驗隊員在處置返回艙時，照明不足則會影響工作效率。
自11月 初起，回收試驗隊就已經(jīng)進(jìn)場開展準(zhǔn)備工作，在低溫環(huán)境下參與了多次全系統(tǒng)演練。全系統(tǒng)演練是指全員參與并按照實戰(zhàn)化要求，模擬返回當(dāng)天的時間、地點、方案 以及過程。同時，回收試驗隊還開展了多次安全培訓(xùn)，圍繞返回過程故障、著陸環(huán)境異常、處置工序故障三大類故障模式，準(zhǔn)備了20多種處置預(yù)案，并針對重點環(huán) 節(jié)進(jìn)行多次單項演練。
“對于我們來說，航天員的安全是最重要的。看到他們平安落地、順利出艙，我們很有成就感。”彭華康說。
神舟十四 號載人飛行任務(wù)是我國組織實施的第九次載人航天飛行。神舟十四號航天員乘組在軌工作生活6個月，在地面支持下圓滿完成了三次出艙活動，一次太空授課活動， 開展了多項科學(xué)試驗與應(yīng)用項目，見證了中國空間站“T”字構(gòu)型基本建成的“高光時刻”。本次返回任務(wù)順利完成，為神舟十四號載人飛行任務(wù)畫上了圓滿的句 號。
神舟十四號飛船的回家之路
神舟十四號載人飛船返回艙成功返回地面之前，將經(jīng)歷分離、制動、再入、減速、著陸緩沖五個階段。
·分離與制動階段
此次返回 仍然采用?“快速返回方案”，即：神舟十四號在與空間站組合體分離后繞飛5圈就開始返回地面；之后，位于前段的軌道艙與中段的返回艙分離；返回艙、推進(jìn)艙 兩艙組合體再通過制動變軌，使艙體從近400公里的圓形軌道變成近地點低于100公里的橢圓軌道；隨后，推進(jìn)艙和返回艙分離，返回艙以精確計算的再入角度 進(jìn)入地球大氣，推進(jìn)艙在穿越大氣層時燒毀。
·再入階段
神舟十四 號返回艙的外形像一個上窄下寬的大鐘，再入之前，艙上自帶的發(fā)動機會將返回艙調(diào)整為大底朝前的配平狀態(tài)，以升力控制的方式再入。再入的過程中，返回艙和大 氣層空氣劇烈摩擦，形成包裹住返回艙的等離子區(qū)，造成地面與艙體之間信號中斷，這段時間被稱為“黑障區(qū)”，在這個過程中，地面無法通過任何遙控方式對飛船 進(jìn)行控制，依靠飛行器全自動處理。
·減速階段
在距離地 面40公里左右時，飛船已基本脫離“黑障區(qū)”。返回艙上安裝了靜壓高度控制器，通過測量大氣壓力來判斷所處高度，當(dāng)返回艙距離地面10公里左右時，靜壓高 度控制器會給出一個信號，引導(dǎo)傘、減速傘和主傘相繼打開。三個傘的面積從幾平方米增大到幾十平方米再到一千多平方米，通過這樣逐級開傘的方式以減小過載， 保護(hù)航天員。另外，為防止減速傘和主傘張開瞬間承受的力太大，在開傘時會處于收口即半打開狀態(tài)，工作幾秒后再完全打開。同時，為了保證航天員的生命安全， 提高回收著陸系統(tǒng)工作的可靠性和安全性，返回艙上還配置了備份降落傘。飛船一旦檢測到故障，就會按照預(yù)定程序切換到備份降落傘工作狀態(tài)。
·著陸緩沖階段
防熱大底 是飛船進(jìn)入大氣層后的“鎧甲”，等主傘完全打開后不久，返回艙就會拋掉這身“鎧甲”，伽馬高度控制裝置開始工作，通過發(fā)射伽馬射線，實時測量距地高度。當(dāng) 返回艙降至距離地面1米高度時，底部的伽馬源發(fā)出點火信號，艙上的4臺反推發(fā)動機點火，產(chǎn)生一個向上的沖力，使返回艙的落地速度進(jìn)一步降至3米/秒。同 時，安裝緩沖裝置的航天員座椅會在著陸前開始抬升，使沖擊的能量被緩沖吸收，充分保證航天員落地的舒適性，體現(xiàn)了飛船設(shè)計“以人為本”的理念。
返回艙安全著陸后，為保證地面搜救系統(tǒng)及時搜索到返回艙，除布設(shè)一定數(shù)量的雷達(dá)，跟蹤測量返回艙軌道并預(yù)報落點位置外，返回艙上還安裝了自主標(biāo)位設(shè)備，告訴搜救人員“我在這里”。
整個返回 過程的順利進(jìn)行，離不開航天科技集團(tuán)五院各個分系統(tǒng)的參與。GNC（制導(dǎo)導(dǎo)航與控制）分系統(tǒng)負(fù)責(zé)飛船在制動和進(jìn)入大氣層階段的姿態(tài)控制；熱控分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu) 與機構(gòu)分系統(tǒng)的艙外表面防熱材料、防熱涂層以及緩沖裝置全程保障航天員的生命安全；回收著陸分系統(tǒng)通過降落傘精準(zhǔn)制動，在著陸緩沖發(fā)動機的幫助下穩(wěn)穩(wěn)落 地；測控分系統(tǒng)、數(shù)管分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)則扮演了“天地傳音”和“智能網(wǎng)絡(luò)”的角色，提供能源、收集整理數(shù)據(jù)和傳遞信號，確保全程零差錯。