航天科普:神十四順利返回背後有哪些科技力量?
發布時間:2022-12-07
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12月4日20時09分,神舟十四號載人飛船返回艙在東(dong) 風著陸場成功著陸。航天科技、航天科工、中國電科等中央企業(ye) 科研團隊創新多項技術方法,為(wei) 神舟十四號乘組順利回家保駕護航。細數“歸家之路”上的央企硬核科技創新應用——

12月4日20時09分,神舟十四號載人飛船返回艙在東(dong) 風著陸場成功著陸,神舟十四號載人飛行任務取得圓滿成功。

此次神舟十四號乘組返回是中國空間站“T”字基本構型建成後的首次返回任務,也是載人飛船首次在冬季夜間返回東(dong) 風著陸場,任務延續了神舟十三號載人飛船返回以來的技術狀態,使用快速返回模式,返回繞飛地球從(cong) 18圈縮短至5圈,返回時間縮短近20小時。相較於(yu) 此前的任務,低溫與(yu) 暗夜是本次任務的兩(liang) 大挑戰。麵對考驗,我國科研團隊創新多項技術方法,為(wei) 神舟十四號乘組順利回家保駕護航。

新華社照片,北京,2022年12月4日

熱控係統讓航天員回家旅途更溫暖舒適

12月的東(dong) 風著陸場,凜冽寒風吹襲著大漠戈壁,夜間極端溫度低至零下20多攝氏度。很多人關(guan) 心,神舟十四號乘組航天員的回家旅途如何保暖?

航天科技集團五院載人飛船回收試驗隊總體(ti) 技術負責人彭華康介紹,當載人飛船與(yu) 空間站分離後,飛船上自身的熱控分係統就會(hui) 接管溫濕度控製,將密封艙的溫度控製在17攝氏度至25攝氏度範圍內(nei) 。

這一係統采取的措施包括主動熱控和被動熱控。被動熱控指飛船艙體(ti) 表麵的防熱材料、塗層和艙內(nei) 風扇等;主動熱控則包括飛船內(nei) 的加熱片和輻射器等。


新華社照片,東(dong) 風著陸場,2022年12月4日

在進入大氣層的過程中,由於(yu) 和大氣層產(chan) 生劇烈摩擦,返回艙溫度會(hui) 出現一定程度的升高。但是通過熱控預冷手段,可以提前降低返回艙內(nei) 的溫度,同時,返回艙表麵燒蝕材料的燒蝕升華會(hui) 帶走大量的熱量。

返回艙落地後,則主要是艙體(ti) 的被動保溫性能在發揮作用。“通過仿真計算,如果返回艙落在零下25攝氏度的沙漠,在不打開艙門和通風風扇的情況下,艙內(nei) 的溫度可以保持在15攝氏度以上達1個(ge) 小時。”彭華康說。

記者從(cong) 中國航天員中心了解到,針對低溫暗夜的環境,科研人員新研製了航天員保暖裝置,增加了輔助照明的係列措施,同時優(you) 化醫監醫保工作流程,減少航天員艙外暴露時間,保證了及時進入載體(ti) 開展醫監醫保相關(guan) 工作。

通信測控網為(wei) 飛船安全返航打造“明亮眼睛”

從(cong) 返回艙變速進入返回軌道到推進艙與(yu) 返回艙分離,從(cong) 返回艙進入大氣層到安全著陸……返回的每一步,都需要測控係統來接收和發送指令,層層牽引護航歸途。

在主著陸場,中國電科布設了多站型的衛星通信係統和多型號測控係統,並對衛星通信設備進行升級改造,傳(chuan) 輸容量提升5至10倍。最新研製的回收區北鬥態勢係統,利用北鬥導航係統定位和短報文功能,構建指揮中心、前方指揮、搜索平台三位一體(ti) 的指揮體(ti) 係,大幅提升了返回艙搜索效率,縮短了回收時間。

而自神舟十四號返回艙進入大氣層起,航天科工集團二院的測量雷達就如同“明眸”一般,開始了實時數據的跟蹤測量。

返回艙進入大氣層時形成的“黑障區”會(hui) 隔絕返回器與(yu) 地麵測控站之間的通信聯絡。為(wei) 解決(jue) 這一問題,航天科工集團二院23所自主研製了相控陣測量雷達“回收一號”,執行本次任務的雷達吸收了此前任務經驗,設計上進行了優(you) 化提升。

黑暗和極寒雙重挑戰,對定向搜救設備提出了更高要求。中國電科22所載人航天任務團隊負責人宋磊介紹,本次任務中,科研團隊強化天空地一體(ti) 化搜索引導體(ti) 係建設,最新研製的航天員通話電台,在著陸場與(yu) 測控係統實現無縫銜接,首次將艙內(nei) 航天員呼叫話音“延伸”至北京飛控中心。

此外,直升機前艙搜索引導係統針對著陸場現場的多源搜救信息進行深度融合、智能決(jue) 策,幫助搜索直升機在很遠距離之外就能提前預知返回艙的運行軌跡,為(wei) 搜索任務爭(zheng) 取了寶貴“提前量”。

減速緩衝(chong) 環環相扣實現“溫柔”著陸

彭華康介紹,從(cong) 返回艙進入大氣層開始,隨著艙體(ti) 表麵防熱材料的碳化燒蝕帶走大量熱量,返回艙飛行動能不斷減少,速度由7.9公裏每秒逐漸降低到幾百米每秒。

在距離地麵40公裏左右時,飛船已基本脫離“黑障區”。返回艙上安裝的靜壓高度控製器,通過測量大氣壓力來判斷所處高度,當返回艙距離地麵10公裏左右時,引導傘(san) 、減速傘(san) 和主傘(san) 相繼打開,三傘(san) 的麵積從(cong) 幾平方米逐級增大到1000多平方米。這一套降落傘(san) 把返回艙速度從(cong) 200米每秒降低到7米每秒,達到減小過載、保護航天員的目的。

新華社照片,東(dong) 風著陸場,2022年12月4日

在主傘(san) 完全打開後不久,返回艙內(nei) 的伽馬高度控製裝置開始工作,通過發射伽馬射線,實時測量距地高度。

當返回艙降至距離地麵1米高度時,底部的伽馬高度控製裝置發出點火信號,艙上的4台反推發動機點火,產(chan) 生一個(ge) 向上的衝(chong) 力,使返回艙的落地速度達到1至2米每秒。同時,安裝緩衝(chong) 裝置的航天員座椅會(hui) 在著陸前開始抬升,進一步減小航天員的落地衝(chong) 擊,實現“溫柔”著陸。



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