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          2. 平安到家!揭秘“神十二”的回家路!

            科技日报 2021-09-17 作者:付毅飞

              回收着陆是载人飞船飞行任务的最后阶段,也决定着飞行任务的最终成败。为了护佑航天员安全回家,中国航天科技集团公司五院为神舟十二号飞船研制了高可靠性和安全性的回收着陆系统,确保飞船返回舱走稳归航的最后一段路。

              据了解,回收着陆系统由多个子系统组成,包括结构、降落伞、着陆缓冲、程序控制、火工品、标位等多种类型产品,集成了光、机、电、热、高能粒子、柔性特纺材料等多类先进技术。整个回收工作过程包括了10余项过程控制,各程序动作连贯,环环相扣,就像一场高水平的特技表演,每个环节都不能出错。

              

              神舟十二号载人飞船撤离模拟图。图片来源:中国航天科技集团五院

              精测高度:开启回家“大幕”

              神舟十二号飞船在轨飞行过程中,回收着陆系统只是在返回舱内静静守候,直到飞船返回舱穿过大气层后自由下落至距地10公里高度时,由静压高度控制器判断高度,并发出回收系统启动信号,回收着陆系统才开始工作。

              静压高度控制器只是程序控制子系统的设备之一,整个程序控制的“幕后成员”还包括回收配电器、火工控制器、程序控制器、行程开关等,它们分工明确,各司其职,就像人类大脑的不同区域,通过发出程序控制指令信号,控制着“台前”各执行机构完成规定的弹伞舱盖拉引导伞、拉减速伞、减速伞分离拉主伞、主伞解除收口、抛防热大底、转垂挂等一系列不可逆的动作。

              逐级开伞:从高铁速度降到跑步速度

              1200平方米的降落伞在飞船返回舱降落时不能一下子全部打开,否则伞会被空气崩破。五院设计师们为飞船量身定制了一套三级开伞程序,先打开两个串联的引导伞,再由引导伞拉出一顶减速伞。减速伞工作一段时间后与返回舱分离,同时拉出1200平方米的主伞。这一系列动作成功将飞船返回舱从高铁的速度降到普通人跑步的速度。

              为防止减速伞和主伞张开瞬间承受的力太大,减速伞和主伞均采用了收口技术,也就是说,放慢伞绳从收拢到散开的过程,让1200平米的大伞分阶段张开,保证整个开伞过程的过载处于航天员体感可承受的范围。航天员也正因为感受到这一连贯动作的晃动,才能确认回收系统工作正常。

              火箭反推:让返回舱软着陆

              防热大底是飞船进入大气层后的“铠甲”,等主伞完全打开后一会,飞船返回舱就会抛掉这身“铠甲”,伽玛高度控制装置开始工作,通过发射γ射线,实时测量距地高度。

              当飞船返回舱降至距离地面1米高度时,返回舱底部的γ表发出信号,“指挥”飞船返回舱上的4台反推发动机点火,给返回舱一个向上抬的力,使返回舱的落地速度进一步减小,确保航天员着陆安全。

              

              央视新闻直播截图

              故障预案:考虑一切可能发生的紧急情况

              由于飞船返回舱在返回过程中处于高速运动的状态,一旦中途出现故障,外界无法采取营救措施,也不可能将程序暂停或恢复到原位重新开始。因此,回收着陆系统的工作过程只能是由一系列不可逆按时序执行的动作组成。

              为保证航天员的生命安全,提高回收着陆系统工作的可靠性和安全性,五院设计师们想到了一切可能发生的紧急情况,为回收着陆系统设置了9种故障模式,涉及正常返回、中空救生、低空救生3种基本返回工作程序,采取了备份降落伞装置、时间控制器、三组高度开关等多种备份措施,以全面保证返回舱在火箭发射段、上升段、正常返回和应急返回段的安全。

              

              央视新闻直播截图

              落点标位:助力搜救快速定位

              神舟飞船返回舱安全着陆后,为保证地面搜救系统及时搜索到返回地面的返回舱,除布设一定数量的雷达,跟踪测量返回舱轨道并预报落点位置外,五院设计人员还为返回舱上安装了自主标位设备,告诉搜救人员“我在这里”。

              标位设备以发送目标救援组织规定频率和格式的无线电设备为主,犹如大海中明亮的灯塔指引着方向。返回舱落地后,国际救援示位标会发射无线电信标信号,这种信标信号符合国际通用标准,能够被岸站遍布世界各地的全球海事卫星搜救系统所识别,从而确保搜救人员能够快速找到返回舱。为方便夜间寻找返回舱,飞船返回舱的“肩部”位置还装有闪光灯,直升机据此能在夜间发现返回舱。一旦发生意外,返回舱落在茫茫大海里,返回舱底部装的海水染色剂会缓慢释放,将附近水面染成亮绿色,持续时间可达4小时,为飞机和救捞船提供引导。

            责任编辑:王超

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