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◎薛英民 羅維瑋 本報記者 付毅飛
11月14日16時40分,神舟二十一號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。神舟二十號航天員陳冬、陳中瑞、王杰身體狀態(tài)良好。飛船自11時14分與空間站組合體分離到落地,耗時不到5.5小時,相較此前返回任務節(jié)省了3個多小時。
記者從中國航天科技集團五院了解到,在這次任務中,神舟飛船首次實施3圈自主快速返回,標志著我國載人飛船再入返回技術取得新突破、系統(tǒng)可靠性達到新高度。
再入返回是航天器在完成太空任務后,脫離軌道進入地球大氣層,最終安全降落到目標區(qū)域的過程。該過程中如何控制飛船?相比此前返回任務,本次由5圈改為3圈的關鍵點在哪?實施3圈自主快速返回有什么意義?中國航天科技集團專家就上述問題進行了介紹。
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五院抓總研制。其中,由五院502所研制的制導導航與控制系統(tǒng)(GNC系統(tǒng)),如同飛船的“智能駕駛員”,是體現(xiàn)再入返回技術水平高低的核心載體,負責飛船從發(fā)射后脫離火箭到返回艙返回地球全過程的飛行控制,在典型的交會對接、再入返回任務中發(fā)揮著決定性作用。
飛船的再入返回控制主要體現(xiàn)在兩個方面:一是離軌控制,即通過制動減速使飛船脫離地球軌道,啟動返回程序;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以來,再入返回技術發(fā)展了兩代。神舟一號到神舟十一號采用標準彈道自適應制導方法,從神舟十二號開始采用自適應預測制導方法。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,兩代技術均由地面計算。
第二問:由5圈改為3圈,關鍵點在哪?
為提升神舟載人飛船返回段的任務效率和應急能力,五院研制隊伍在此前5圈快速返回的基礎上,根據(jù)工程實踐經(jīng)驗,科學優(yōu)化返回策略和措施,設計形成了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參數(shù)由地面計算改為船上計算機自主更新計算。為了確保自主計算的正確性,502所及飛船系統(tǒng)先后開展多輪復核復算,包括方案正確性復查、飛行程序合理性復查、算法正確性復查、自主計算結果正確性有效性確認、對調(diào)整后故障預案的復查等,確保飛船能夠高精度返回地球。
第三問:實施3圈自主快速返回有什么意義?
實施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、組合體運行段應對重大故障的能力。
相較于5圈返回方案,神舟二十一號飛船從離開空間站到返回地球的時間縮短了3個多小時,體現(xiàn)了我國再入返回技術的穩(wěn)定性可靠性。
從神舟一號的標準彈道自適應制導,到神舟十二號的自適應預測制導,再到神舟二十一號的3圈快速返回,中國航天人用30多年走出了一條獨具特色的再入返回技術發(fā)展道路。
來源:科技日報