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揭秘“神十二”的回家路!

www.weenkel.com 來源: 科技日報 用手持設備訪問
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◎ 科技日報記者 付毅飛

回收著陸是載人飛船飛行任務的最后階段,也決定著飛行任務的最終成敗。為了護佑航天員安全回家,中國航天科技集團公司五院為神舟十二號飛船研制了高可靠性和安全性的回收著陸系統,確保飛船返回艙走穩歸航的最后一段路。

據了解,回收著陸系統由多個子系統組成,包括結構、降落傘、著陸緩沖、程序控制、火工品、標位等多種類型產品,集成了光、機、電、熱、高能粒子、柔性特紡材料等多類先進技術。整個回收工作過程包括了10余項過程控制,各程序動作連貫,環環相扣,就像一場高水平的特技表演,每個環節都不能出錯。

神舟十二號載人飛船撤離模擬圖。圖片來源:中國航天科技集團五院

精測高度:開啟回家“大幕”

神舟十二號飛船在軌飛行過程中,回收著陸系統只是在返回艙內靜靜守候,直到飛船返回艙穿過大氣層后自由下落至距地10公里高度時,由靜壓高度控制器判斷高度,并發出回收系統啟動信號,回收著陸系統才開始工作。

靜壓高度控制器只是程序控制子系統的設備之一,整個程序控制的“幕后成員”還包括回收配電器、火工控制器、程序控制器、行程開關等,它們分工明確,各司其職,就像人類大腦的不同區域,通過發出程序控制指令信號,控制著“臺前”各執行機構完成規定的彈傘艙蓋拉引導傘、拉減速傘、減速傘分離拉主傘、主傘解除收口、拋防熱大底、轉垂掛等一系列不可逆的動作。

逐級開傘:從高鐵速度降到跑步速度

1200平方米的降落傘在飛船返回艙降落時不能一下子全部打開,否則傘會被空氣崩破。五院設計師們為飛船量身定制了一套三級開傘程序,先打開兩個串聯的引導傘,再由引導傘拉出一頂減速傘。減速傘工作一段時間后與返回艙分離,同時拉出1200平方米的主傘。這一系列動作成功將飛船返回艙從高鐵的速度降到普通人跑步的速度。

為防止減速傘和主傘張開瞬間承受的力太大,減速傘和主傘均采用了收口技術,也就是說,放慢傘繩從收攏到散開的過程,讓1200平米的大傘分階段張開,保證整個開傘過程的過載處于航天員體感可承受的范圍。航天員也正因為感受到這一連貫動作的晃動,才能確認回收系統工作正常。

火箭反推:讓返回艙軟著陸

防熱大底是飛船進入大氣層后的“鎧甲”,等主傘完全打開后一會,飛船返回艙就會拋掉這身“鎧甲”,伽瑪高度控制裝置開始工作,通過發射γ射線,實時測量距地高度。

當飛船返回艙降至距離地面1米高度時,返回艙底部的γ表發出信號,“指揮”飛船返回艙上的4臺反推發動機點火,給返回艙一個向上抬的力,使返回艙的落地速度進一步減小,確保航天員著陸安全。

央視新聞直播截圖

故障預案:考慮一切可能發生的緊急情況

由于飛船返回艙在返回過程中處于高速運動的狀態,一旦中途出現故障,外界無法采取營救措施,也不可能將程序暫?;蚧謴偷皆恢匦麻_始。因此,回收著陸系統的工作過程只能是由一系列不可逆按時序執行的動作組成。

為保證航天員的生命安全,提高回收著陸系統工作的可靠性和安全性,五院設計師們想到了一切可能發生的緊急情況,為回收著陸系統設置了9種故障模式,涉及正常返回、中空救生、低空救生3種基本返回工作程序,采取了備份降落傘裝置、時間控制器、三組高度開關等多種備份措施,以全面保證返回艙在火箭發射段、上升段、正常返回和應急返回段的安全。

央視新聞直播截圖

落點標位:助力搜救快速定位

神舟飛船返回艙安全著陸后,為保證地面搜救系統及時搜索到返回地面的返回艙,除布設一定數量的雷達,跟蹤測量返回艙軌道并預報落點位置外,五院設計人員還為返回艙上安裝了自主標位設備,告訴搜救人員“我在這里”。

標位設備以發送目標救援組織規定頻率和格式的無線電設備為主,猶如大海中明亮的燈塔指引著方向。返回艙落地后,國際救援示位標會發射無線電信標信號,這種信標信號符合國際通用標準,能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛星搜救系統所識別,從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙。為方便夜間尋找返回艙,飛船返回艙的“肩部”位置還裝有閃光燈,直升機據此能在夜間發現返回艙。一旦發生意外,返回艙落在茫茫大海里,返回艙底部裝的海水染色劑會緩慢釋放,將附近水面染成亮綠色,持續時間可達4小時,為飛機和救撈船提供引導。

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