揭秘神舟十一号飞船返航利器：最后关头高度判断

中国航天 · 2016-11-22 11:25:59

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11月18日，山西运城航天公园，民众聚集在一起观看神舟十一号飞船着陆直播，并为他们的“城市英雄”景海鹏欢呼呐喊。中新社记者闫鑫摄　　终于，在太空生活工作了30天的航天员景海鹏、陈冬安全返回了祖国母亲的怀抱。11月18日，乘着红白相间的巨大伞衣，神舟十一号载人飞船返回舱在四子王旗草原上安全着陆，这是神舟飞船回收着陆系统的第11次出发，创下回收系统最长在轨纪录后，安全返回。　　正如公众从电视画面里看到的那样，神舟十一号返回时，引导伞、减速伞、主伞相继打开，着陆反推发动机点火工作，返回舱着陆。这些动作只有一个目的，即让飞船返回舱温柔地拥入地球母亲怀抱，减轻着陆冲击对航天员健康以及航天器的损害。　　这并不容易，回收着陆是载人航天活动的最后步骤，也是决定航天员能否安全回家的最后一棒。中国青年报·中青在线记者采访相关专家，揭秘护航神舟十一号飞船安全返回的三大利器。　　发现：一双“注视”飞船的眼睛　　随着神舟十一号在四子王旗预定区域顺利着陆，LM-313雷达（代号“回收一号”）的回收跟踪测量任务也宣告结束。　　“回收一号”雷达用于飞船返回段测量，从载人飞船突破大气层奔向地面的那刻起，“回收一号”就密切“注视”着它，搜索返回路径，捕捉目标，告诉地面等待的人们，神舟十一号回家了。　　这部由航天科工集团二院23所研制的雷达，是我国第一部精密跟踪相控阵测量雷达。早在1999年8月，它就被布置在白云鄂博场区前置雷达站，同年11月21日，完成了对“神舟一号”的回收段跟踪测量任务。　　至今，“回收一号”已连续11次执行“神舟”飞船回收任务和“和平号”空间站返回测量任务，均圆满完成任务。它还接过“嫦娥”回家，在载人航天工程中，可谓是个“老司机”。　　“回收一号”的项目总师向记者透露，尤其是在执行神舟二号任务时，在主着陆场只有“回收一号”跟踪飞船返回的情况下，正是靠它的数据找到飞船，立下了大功。　　11月18日中午，神舟十一号载人飞船的着陆回收任务开始了，“回收一号”静静地立在回收场里，目光如炬。　　当返回器距地面一定公里时，雷达屏幕上开始出现捕获范围内的第一点。“回收一号”的项目总师说，随着指控大厅工作人员报出“回收一号”发现目标，所有人为之振奋。此后的时间，回波捕获持续、稳定，直到神舟飞船安全着陆。　　连接：让返回舱自由地飞向着陆场　　在神舟十一号飞船上，有一个被称作“连接分离机构”的零件，从外面几乎看不到，它小得如茶杯大小，隐匿于各个舱段之间，是一个不折不扣的幕后英雄。　　连接分离机构，说白了就是3把锁，在轨道舱和返回舱之间的，是一号锁，主要是航天员顺利返回地球的第一道安全保障。在返回舱和推进舱之间的，是二号锁，用来保证返回舱进入大气层后在预定时间预定地点着陆的首要设备。而在飞船着陆前，则轮到抛底锁上场，抛底锁的动作，关系到防热大底能否按时抛掉，是返回时保障航天员生命安全的重要程序。　　也因此，连接分离机构被形象地比作神舟飞船的臂膀，可以有力地连接起了飞船的三舱，同时又按照飞船工作的阶段性要求，毫秒不差地将各个舱段分开。　　这一系统由航天科工集团三院111厂研制，别看就这3道“锁”，做起来却并不容易。　　要知道，在火箭上升时，这3把“锁”要承受重达数吨的载荷，保证舱间紧密连接。用航天科工集团三院111厂连接分离机构项目负责人的话说，飞船在飞行过程中并不能保证一帆风顺，有时可能会遇到空中的横向气流，会受到转弯弯矩的影响，这就必须保证在发射和运行段，实现绝对刚性连接，克服各种各样的外力，不允许出现任何松动，否则会产生飞船空中解体或地面解体的后果。　　接下来是对接时的考验，当飞船临近“天宫二号”以及实施交会对接过程中，连接更需要保证牢固，不受外力影响。当交会对接完成，飞船准备返回时，一号锁就要准确地打开，推掉轨道舱，让推进舱和返回舱组合体踏上回家之路。　　当推进舱助推返回舱重返大气层内，在预定时间抵达预定轨迹时，二号锁就要毫不犹豫地打开，推掉推进舱，让返回舱自由地飞向着陆场。　　最后的时刻来了。当返回舱接近着陆场时，舱底端用于防御吸收大气层摩擦热量的防热大底已结束使命，由抛底锁执行抛底任务。111厂的项目负责人表示，将大底抛掉，里面叠放的降落伞才能顺利打开，进而带着返回舱安全返回地面。　　刹车：最后关头的高度判断　　在神舟十一号载人飞船减速降落的最后一刻，一片耀眼的光焰，闪现在电视画面中。很多人会为此心头一紧：“这么大的冲击力，都冒火光了？”　　事实上，这道“光”正是安全的信号，是神舟十一号返回舱反推发动机启动的标志。在飞船着陆前的最后关头，由航天科工集团三院35所研制的γ高度控制装置，探测出返回舱距地面的高度，启动反推发动机，“紧急刹车”，将下降速度减小到安全速度。　　经过与空气的“软”摩擦之后，神舟飞船返回舱进入着陆缓冲环节，原本，这最后一步是硬碰硬的撞击，但γ高度控制装置的负责人王征告诉记者，该装置能够让飞船在着陆瞬间，判断飞船的高度，从而实施“刹车”，具体来看其过程——　　在返回舱降至离地面约几千米高度时，主伞打开，γ高度控制装置开始加电工作。　　在距离地面数米高度时，γ高度控制装置给出预指令信号，提示航天员即将着陆。　　在返回舱接近地面时，γ高度控制装置给出点火指令，控制反推发动机点火，至此，该装置的使命完成了。　　γ高度控制装置，被称作神舟飞船飞行任务的最后环节，是飞船的关键设备。然而，在神舟八号任务之前，我国在这方面一直是使用国外产品。　　那时，国内采用γ放射源实现高度控制缺少相关研究。航天科工集团三院35所项目组在成立之初，只有行政指挥加3个老师傅和两个年轻人，算得上是该所规模最小的队伍。　　时任所长助理的刘波，担任了γ高度控制装置项目行政指挥，他说，当时的情况不比现在，谁也不知道我们的产品最后能不能上飞船，可谓“前路不明”。　　日复一日的等待与付出终于得到了回应，35所γ高度控制装置在综合空投试验中，用成绩证明了自己，终于成为神舟七号备份产品。那一年，王征成了γ高度控制装置的主任设计师，即该项目第三代主任设计师。　　2011年11月，国产的γ高度控制装置成功应用于神舟飞船。王征认为自己是幸运的，虽然有太多的难关要克服，但给予自己施展抱负的机会和支持，让自己懂得了国家的航天事业是如何铸就的，懂得了什么是“国家利益高于一切”，更懂得了什么是传承。　　如今这次任务，是这个国产的γ高度控制装置第4次参加神舟飞船航天飞行，正是这件小部件，为航天员点亮回家最后的这段路。航天人经历了10余年的艰难拼搏，经历过不断的跌倒、质疑、又爬起来前行的历炼，“把国产的装置送上天”的梦终于圆了。

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神舟飞船 揭秘神舟十一号飞船返航利器：最后关头高度判断

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