12月4日20時(shí)09分,神舟十四號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。航天科技、航天科工、中國(guó)電科等中央企業(yè)科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新多項(xiàng)技術(shù)方法,為神舟十四號(hào)乘組順利回家保駕護(hù)航。細(xì)數(shù)“歸家之路”上的央企硬核科技創(chuàng)新應(yīng)用——
12月4日20時(shí)09分,神舟十四號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸,神舟十四號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
(資料圖片僅供參考)
此次神舟十四號(hào)乘組返回是中國(guó)空間站“T”字基本構(gòu)型建成后的首次返回任務(wù),也是載人飛船首次在冬季夜間返回東風(fēng)著陸場(chǎng),任務(wù)延續(xù)了神舟十三號(hào)載人飛船返回以來(lái)的技術(shù)狀態(tài),使用快速返回模式,返回繞飛地球從18圈縮短至5圈,返回時(shí)間縮短近20小時(shí)。相較于此前的任務(wù),低溫與暗夜是本次任務(wù)的兩大挑戰(zhàn)。面對(duì)考驗(yàn),我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新多項(xiàng)技術(shù)方法,為神舟十四號(hào)乘組順利回家保駕護(hù)航。
新華社照片,北京,2022年12月4日
熱控系統(tǒng)讓航天員回家旅途更溫暖舒適
12月的東風(fēng)著陸場(chǎng),凜冽寒風(fēng)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(guān)心,神舟十四號(hào)乘組航天員的回家旅途如何保暖?
航天科技集團(tuán)五院載人飛船回收試驗(yàn)隊(duì)總體技術(shù)負(fù)責(zé)人彭華康介紹,當(dāng)載人飛船與空間站分離后,飛船上自身的熱控分系統(tǒng)就會(huì)接管溫濕度控制,將密封艙的溫度控制在17攝氏度至25攝氏度范圍內(nèi)。
這一系統(tǒng)采取的措施包括主動(dòng)熱控和被動(dòng)熱控。被動(dòng)熱控指飛船艙體表面的防熱材料、涂層和艙內(nèi)風(fēng)扇等;主動(dòng)熱控則包括飛船內(nèi)的加熱片和輻射器等。
新華社照片,東風(fēng)著陸場(chǎng),2022年12月4日
在進(jìn)入大氣層的過程中,由于和大氣層產(chǎn)生劇烈摩擦,返回艙溫度會(huì)出現(xiàn)一定程度的升高。但是通過熱控預(yù)冷手段,可以提前降低返回艙內(nèi)的溫度,同時(shí),返回艙表面燒蝕材料的燒蝕升華會(huì)帶走大量的熱量。
返回艙落地后,則主要是艙體的被動(dòng)保溫性能在發(fā)揮作用?!巴ㄟ^仿真計(jì)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(fēng)風(fēng)扇的情況下,艙內(nèi)的溫度可以保持在15攝氏度以上達(dá)1個(gè)小時(shí)。”彭華康說。
記者從中國(guó)航天員中心了解到,針對(duì)低溫暗夜的環(huán)境,科研人員新研制了航天員保暖裝置,增加了輔助照明的系列措施,同時(shí)優(yōu)化醫(yī)監(jiān)醫(yī)保工作流程,減少航天員艙外暴露時(shí)間,保證了及時(shí)進(jìn)入載體開展醫(yī)監(jiān)醫(yī)保相關(guān)工作。
通信測(cè)控網(wǎng)為飛船安全返航打造“明亮眼睛”
從返回艙變速進(jìn)入返回軌道到推進(jìn)艙與返回艙分離,從返回艙進(jìn)入大氣層到安全著陸……返回的每一步,都需要測(cè)控系統(tǒng)來(lái)接收和發(fā)送指令,層層牽引護(hù)航歸途。
在主著陸場(chǎng),中國(guó)電科布設(shè)了多站型的衛(wèi)星通信系統(tǒng)和多型號(hào)測(cè)控系統(tǒng),并對(duì)衛(wèi)星通信設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造,傳輸容量提升5至10倍。最新研制的回收區(qū)北斗態(tài)勢(shì)系統(tǒng),利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)定位和短報(bào)文功能,構(gòu)建指揮中心、前方指揮、搜索平臺(tái)三位一體的指揮體系,大幅提升了返回艙搜索效率,縮短了回收時(shí)間。
而自神舟十四號(hào)返回艙進(jìn)入大氣層起,航天科工集團(tuán)二院的測(cè)量雷達(dá)就如同“明眸”一般,開始了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的跟蹤測(cè)量。
返回艙進(jìn)入大氣層時(shí)形成的“黑障區(qū)”會(huì)隔絕返回器與地面測(cè)控站之間的通信聯(lián)絡(luò)。為解決這一問題,航天科工集團(tuán)二院23所自主研制了相控陣測(cè)量雷達(dá)“回收一號(hào)”,執(zhí)行本次任務(wù)的雷達(dá)吸收了此前任務(wù)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)上進(jìn)行了優(yōu)化提升。
黑暗和極寒雙重挑戰(zhàn),對(duì)定向搜救設(shè)備提出了更高要求。中國(guó)電科22所載人航天任務(wù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人宋磊介紹,本次任務(wù)中,科研團(tuán)隊(duì)強(qiáng)化天空地一體化搜索引導(dǎo)體系建設(shè),最新研制的航天員通話電臺(tái),在著陸場(chǎng)與測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接,首次將艙內(nèi)航天員呼叫話音“延伸”至北京飛控中心。
此外,直升機(jī)前艙搜索引導(dǎo)系統(tǒng)針對(duì)著陸場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的多源搜救信息進(jìn)行深度融合、智能決策,幫助搜索直升機(jī)在很遠(yuǎn)距離之外就能提前預(yù)知返回艙的運(yùn)行軌跡,為搜索任務(wù)爭(zhēng)取了寶貴“提前量”。
減速緩沖環(huán)環(huán)相扣實(shí)現(xiàn)“溫柔”著陸
彭華康介紹,從返回艙進(jìn)入大氣層開始,隨著艙體表面防熱材料的碳化燒蝕帶走大量熱量,返回艙飛行動(dòng)能不斷減少,速度由7.9公里每秒逐漸降低到幾百米每秒。
在距離地面40公里左右時(shí),飛船已基本脫離“黑障區(qū)”。返回艙上安裝的靜壓高度控制器,通過測(cè)量大氣壓力來(lái)判斷所處高度,當(dāng)返回艙距離地面10公里左右時(shí),引導(dǎo)傘、減速傘和主傘相繼打開,三傘的面積從幾平方米逐級(jí)增大到1000多平方米。這一套降落傘把返回艙速度從200米每秒降低到7米每秒,達(dá)到減小過載、保護(hù)航天員的目的。新華社照片,東風(fēng)著陸場(chǎng),2022年12月4日
在主傘完全打開后不久,返回艙內(nèi)的伽馬高度控制裝置開始工作,通過發(fā)射伽馬射線,實(shí)時(shí)測(cè)量距地高度。
當(dāng)返回艙降至距離地面1米高度時(shí),底部的伽馬高度控制裝置發(fā)出點(diǎn)火信號(hào),艙上的4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,產(chǎn)生一個(gè)向上的沖力,使返回艙的落地速度達(dá)到1至2米每秒。同時(shí),安裝緩沖裝置的航天員座椅會(huì)在著陸前開始抬升,進(jìn)一步減小航天員的落地沖擊,實(shí)現(xiàn)“溫柔”著陸。
標(biāo)簽: 載人飛船 航天科工 測(cè)量雷達(dá)
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