回收著陸系統(tǒng)可靠性安全性揭秘
9月17日，神舟十二號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸。新華社記者 任軍川攝
回收著陸是載人飛船飛行任務(wù)的最后階段，決定著飛行任務(wù)的最終成敗。中國航天科技集團(tuán)五院為神舟十二號(hào)飛船研制了高可靠性和安全性的回收著陸系統(tǒng)，確保飛船返回艙走穩(wěn)歸航的最后一段路。
回收著陸系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，包括結(jié)構(gòu)、降落傘、著陸緩沖、程序控制、火工品、標(biāo)位等多種類型產(chǎn)品，集成了光、機(jī)、電、熱、高能粒子、柔性特紡材料等多類先進(jìn)技術(shù)。整個(gè)回收工作過程包括了10余項(xiàng)過程控制，各程序動(dòng)作連貫，環(huán)環(huán)相扣，就像一場高水平的特技表演，每個(gè)環(huán)節(jié)都不能出錯(cuò)。
精測高度開啟回家“大幕”
神舟十二號(hào)飛船在軌飛行過程中，回收著陸系統(tǒng)在返回艙內(nèi)靜靜地守候，直到飛船返回艙穿過大氣層后自由下落至距地10公里高度時(shí)，靜壓高度控制器判斷高度并發(fā)出回收系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)，回收著陸系統(tǒng)才開始工作。
靜壓高度控制器只是程序控制子系統(tǒng)的設(shè)備之一，整個(gè)程序控制的“幕后成員”還包括回收配電器、火工控制器、程序控制器、行程開關(guān)等，它們分工明確，各司其職，就像人類大腦的不同區(qū)域，通過發(fā)出程序控制指令信號(hào)，控制著“臺(tái)前”各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定的彈傘艙蓋拉引導(dǎo)傘、拉減速傘、減速傘分離拉主傘、主傘解除收口、拋防熱大底、轉(zhuǎn)垂掛等一系列不可逆的動(dòng)作。
逐級(jí)開傘完成“急剎車”
1200平方米的降落傘在飛船返回艙降落時(shí)不能一下子全部打開，否則傘會(huì)被空氣崩破。設(shè)計(jì)師為飛船量身定制了一套三級(jí)開傘程序，先打開兩個(gè)串聯(lián)的引導(dǎo)傘，再由引導(dǎo)傘拉出一頂減速傘。減速傘工作一段時(shí)間后與返回艙分離，同時(shí)拉出1200平方米的主傘。這一系列動(dòng)作成功將飛船返回艙從高鐵的速度降到普通人跑步的速度。
為防止減速傘和主傘張開瞬間承受的力太大，減速傘和主傘均采用了收口技術(shù)，放慢傘繩從收攏到散開的過程，讓1200平方米的大傘分階段張開，保證整個(gè)開傘過程的過載處于航天員體感可承受的范圍。航天員感受到這一連貫動(dòng)作的晃動(dòng)，才能確認(rèn)回收系統(tǒng)工作正常。
火箭反推實(shí)現(xiàn)軟著陸
防熱大底是飛船進(jìn)入大氣層后的“鎧甲”，主傘完全打開后一會(huì)兒，飛船返回艙就會(huì)拋掉這身“鎧甲”，伽瑪高度控制裝置開始工作，通過發(fā)射γ射線，實(shí)時(shí)測量距地高度。當(dāng)飛船返回艙降至距離地面1米高度時(shí)，返回艙底部的γ表發(fā)出信號(hào)，“指揮”飛船返回艙上的4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，給返回艙一個(gè)向上抬的力，使返回艙的落地速度進(jìn)一步減小，航天員便可安全地著陸。
9套故障預(yù)案保安全
由于飛船返回艙在返回過程中處于高速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，一旦中途出現(xiàn)故障，外界無法采取營救措施，也不可能將程序暫?；蚧謴?fù)到原位重新開始。因此，回收著陸系統(tǒng)的工作過程只能由一系列不可逆按時(shí)序執(zhí)行的動(dòng)作組成。
為保證航天員的生命安全，提高回收著陸系統(tǒng)工作的可靠性和安全性，五院設(shè)計(jì)師們想到了一切可能發(fā)生的緊急情況，為回收著陸系統(tǒng)設(shè)置了9種故障模式，涉及正常返回、中空救生、低空救生3種基本返回工作程序，采取了備份降落傘裝置、時(shí)間控制器、三組高度開關(guān)等多種備份措施，以全面保證返回艙在火箭發(fā)射段、上升段、正常返回和應(yīng)急返回段的安全返回與著陸。
落點(diǎn)標(biāo)位便于搜救
神舟飛船返回艙安全著陸后，為保證地面搜救系統(tǒng)及時(shí)搜索到返回地面的返回艙，除布設(shè)一定數(shù)量的雷達(dá)，跟蹤測量返回艙軌道并預(yù)報(bào)落點(diǎn)位置外，設(shè)計(jì)人員還為返回艙安裝了自主標(biāo)位設(shè)備，告訴搜救人員“我在這里”。
據(jù)介紹，返回艙落地后，國際救援示位標(biāo)會(huì)發(fā)射無線電信標(biāo)信號(hào)，這種信標(biāo)信號(hào)符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)，能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛(wèi)星搜救系統(tǒng)所識(shí)別，從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙。為方便夜間尋找返回艙，飛船返回艙的“肩部”位置還裝有閃光燈，直升機(jī)據(jù)此能在夜間發(fā)現(xiàn)返回艙。一旦發(fā)生意外，返回艙落在茫茫大海里，返回艙底部裝的海水染色劑會(huì)緩慢釋放，將附近水面染成亮綠色，持續(xù)時(shí)間可達(dá)4小時(shí)，為飛機(jī)和救撈船提供引導(dǎo)。
有了這套設(shè)計(jì)先進(jìn)、功能全面、可靠安全的回收著陸系統(tǒng)，神舟十二號(hào)載人飛船，不負(fù)重望，安全歸航。（記者 張航）
