航天科普:神十四順利返回背后有哪些科技力量?
發(fā)布時間:2022-12-07
瀏覽次數(shù):3321

版權歸原作者所有,如有侵權,請聯(lián)系我們

12月4日20時09分,神舟十四號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。航天科技、航天科工、中國電科等中央企業(yè)科研團隊創(chuàng)新多項技術方法,為神舟十四號乘組順利回家保駕護航。細數(shù)“歸家之路”上的央企硬核科技創(chuàng)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”字基本構型建成后的首次返回任務,也是載人飛船首次在冬季夜間返回東風著陸場,任務延續(xù)了神舟十三號載人飛船返回以來的技術狀態(tài),使用快速返回模式,返回繞飛地球從18圈縮短至5圈,返回時間縮短近20小時。相較于此前的任務,低溫與暗夜是本次任務的兩大挑戰(zhàn)。面對考驗,我國科研團隊創(chuàng)新多項技術方法,為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

熱控系統(tǒng)讓航天員回家旅途更溫暖舒適

12月的東風著陸場,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技術負責人彭華康介紹,當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熱控和被動熱控。被動熱控指飛船艙體表面的防熱材料、涂層和艙內(nèi)風扇等;主動熱控則包括飛船內(nèi)的加熱片和輻射器等。


新華社照片,東風著陸場,2022年12月4日

在進入大氣層的過程中,由于和大氣層產(chǎn)生劇烈摩擦,返回艙溫度會出現(xiàn)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(nèi)的溫度,同時,返回艙表面燒蝕材料的燒蝕升華會帶走大量的熱量。

返回艙落地后,則主要是艙體的被動保溫性能在發(fā)揮作用?!巴ㄟ^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(nèi)的溫度可以保持在15攝氏度以上達1個小時?!迸砣A康說。

記者從中國航天員中心了解到,針對低溫暗夜的環(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,同時優(yōu)化醫(yī)監(jiān)醫(yī)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開展醫(yī)監(jiān)醫(yī)保相關工作。

通信測控網(wǎng)為飛船安全返航打造“明亮眼睛”

從返回艙變速進入返回軌道到推進艙與返回艙分離,從返回艙進入大氣層到安全著陸……返回的每一步,都需要測控系統(tǒng)來接收和發(fā)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(wèi)星通信系統(tǒng)和多型號測控系統(tǒng),并對衛(wèi)星通信設備進行升級改造,傳輸容量提升5至10倍。最新研制的回收區(qū)北斗態(tài)勢系統(tǒng),利用北斗導航系統(tǒng)定位和短報文功能,構建指揮中心、前方指揮、搜索平臺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(shù)據(jù)的跟蹤測量。

返回艙進入大氣層時形成的“黑障區(qū)”會隔絕返回器與地面測控站之間的通信聯(lián)絡。為解決這一問題,航天科工集團二院23所自主研制了相控陣測量雷達“回收一號”,執(zhí)行本次任務的雷達吸收了此前任務經(jīng)驗,設計上進行了優(yōu)化提升。

黑暗和極寒雙重挑戰(zhàn),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化搜索引導體系建設,最新研制的航天員通話電臺,在著陸場與測控系統(tǒng)實現(xiàn)無縫銜接,首次將艙內(nèi)航天員呼叫話音“延伸”至北京飛控中心。

此外,直升機前艙搜索引導系統(tǒng)針對著陸場現(xiàn)場的多源搜救信息進行深度融合、智能決策,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,為搜索任務爭取了寶貴“提前量”。

減速緩沖環(huán)環(huán)相扣實現(xiàn)“溫柔”著陸

彭華康介紹,從返回艙進入大氣層開始,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,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,通過測量大氣壓力來判斷所處高度,當返回艙距離地面10公里左右時,引導傘、減速傘和主傘相繼打開,三傘的面積從幾平方米逐級增大到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,達到減小過載、保護航天員的目的。

新華社照片,東風著陸場,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,實時測量距地高度。

當返回艙降至距離地面1米高度時,底部的伽馬高度控制裝置發(fā)出點火信號,艙上的4臺反推發(fā)動機點火,產(chǎn)生一個向上的沖力,使返回艙的落地速度達到1至2米每秒。同時,安裝緩沖裝置的航天員座椅會在著陸前開始抬升,進一步減小航天員的落地沖擊,實現(xiàn)“溫柔”著陸。



歡迎掃碼關注深i科普!

我們將定期推出

公益、免費、優(yōu)惠的科普活動和科普好物!


聽說,打賞我的人最后都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者