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◎薛英民 羅維瑋 本報(bào)記者 付毅飛
11月14日16時(shí)40分,神舟二十一號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸。神舟二十號(hào)航天員陳冬、陳中瑞、王杰身體狀態(tài)良好。飛船自11時(shí)14分與空間站組合體分離到落地,耗時(shí)不到5.5小時(shí),相較此前返回任務(wù)節(jié)省了3個(gè)多小時(shí)。
記者從中國航天科技集團(tuán)五院了解到,在這次任務(wù)中,神舟飛船首次實(shí)施3圈自主快速返回,標(biāo)志著我國載人飛船再入返回技術(shù)取得新突破、系統(tǒng)可靠性達(dá)到新高度。
再入返回是航天器在完成太空任務(wù)后,脫離軌道進(jìn)入地球大氣層,最終安全降落到目標(biāo)區(qū)域的過程。該過程中如何控制飛船?相比此前返回任務(wù),本次由5圈改為3圈的關(guān)鍵點(diǎn)在哪?實(shí)施3圈自主快速返回有什么意義?中國航天科技集團(tuán)專家就上述問題進(jìn)行了介紹。
第一問:飛船再入返回要如何控制?
我國神舟系列飛船均由中國航天科技集團(tuán)五院抓總研制。其中,由五院502所研制的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)(GNC系統(tǒng)),如同飛船的“智能駕駛員”,是體現(xiàn)再入返回技術(shù)水平高低的核心載體,負(fù)責(zé)飛船從發(fā)射后脫離火箭到返回艙返回地球全過程的飛行控制,在典型的交會(huì)對接、再入返回任務(wù)中發(fā)揮著決定性作用。
飛船的再入返回控制主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是離軌控制,即通過制動(dòng)減速使飛船脫離地球軌道,啟動(dòng)返回程序;二是再入段控制,主要是大氣層內(nèi)的升力控制。
中國載人航天工程啟動(dòng)以來,再入返回技術(shù)發(fā)展了兩代。神舟一號(hào)到神舟十一號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)彈道自適應(yīng)制導(dǎo)方法,從神舟十二號(hào)開始采用自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)方法。代際劃分的主要依據(jù)是再入段控制的核心內(nèi)容,而在離軌控制方面,兩代技術(shù)均由地面計(jì)算。
第二問:由5圈改為3圈,關(guān)鍵點(diǎn)在哪?
為提升神舟載人飛船返回段的任務(wù)效率和應(yīng)急能力,五院研制隊(duì)伍在此前5圈快速返回的基礎(chǔ)上,根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),科學(xué)優(yōu)化返回策略和措施,設(shè)計(jì)形成了3圈自主快速返回方案。
由5圈改為3圈,最大改變是離軌控制制動(dòng)參數(shù)由地面計(jì)算改為船上計(jì)算機(jī)自主更新計(jì)算。為了確保自主計(jì)算的正確性,502所及飛船系統(tǒng)先后開展多輪復(fù)核復(fù)算,包括方案正確性復(fù)查、飛行程序合理性復(fù)查、算法正確性復(fù)查、自主計(jì)算結(jié)果正確性有效性確認(rèn)、對調(diào)整后故障預(yù)案的復(fù)查等,確保飛船能夠高精度返回地球。
第三問:實(shí)施3圈自主快速返回有什么意義?
實(shí)施3圈自主快速返回,能夠有力提升神舟載人飛船自主飛行段、組合體運(yùn)行段應(yīng)對重大故障的能力。
相較于5圈返回方案,神舟二十一號(hào)飛船從離開空間站到返回地球的時(shí)間縮短了3個(gè)多小時(shí),體現(xiàn)了我國再入返回技術(shù)的穩(wěn)定性可靠性。
從神舟一號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)彈道自適應(yīng)制導(dǎo),到神舟十二號(hào)的自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo),再到神舟二十一號(hào)的3圈快速返回,中國航天人用30多年走出了一條獨(dú)具特色的再入返回技術(shù)發(fā)展道路。
來源:科技日報(bào)