科技日報記者 付毅飛 實習記者 都芃

2022年4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場預定區(qū)域安全著陸，“太空出差”三人組狀態(tài)良好，神舟十三號載人飛行任務取得圓滿成功。而除了“太空出差”三人組，在此次神十三載人飛行任務中，還有不少國產(chǎn)“硬核”裝備，全程護航神舟十三號飛船，為此次載人飛行任務圓滿成功發(fā)揮了不可或缺的重要作用。

“剛柔并濟”護神舟

自1999年以來，每一次神舟飛船執(zhí)行任務，從未缺少中國航天科工三院111廠研制的連接分離機構的陪伴。它猶如飛船收放自如的臂膀，在飛行器起飛、入軌、對接和返回的各個階段，有力連接、及時分離各個艙段，“剛柔并濟”護佑神舟安全。

升空時要連接有力，分開時要干凈利落。這是連接分離機構的顯著特點。連接分離機構主要包括火工鎖和彈簧分離推桿，通常位于飛船軌道艙和返回艙之間、返回艙和推進艙之間、返回艙防熱大底和艙體之間，猶如“臂膀”一般連接著三個艙段。

在飛船發(fā)射階段，“堅強有力”是對飛行器連接分離機構的首要要求。從飛船發(fā)射階段到實施交會對接過程中，連接機構需要開啟“剛性模式”，克服空中氣流等外力因素的影響，避免出現(xiàn)任何松動從而引起飛船在空中解體。有力保障了飛船各艙段的安全有效連接。

在飛船返回過程中，各個艙段之間的連接分離機構同樣要確保精準無誤地工作。如在軌返分離階段，軌道艙的火工鎖需及時打開，使推進艙和返回艙組合體與其分離。而當推進艙助推返回艙重返大氣層時，推進艙則要及時與返回艙分離，讓返回艙獨自踏上回家之路。而當返回艙接近著陸場時，艙底端用于防御吸收大氣摩擦熱量的防熱大底已結束使命，也需要由拋底火工鎖執(zhí)行拋底任務，進而確保返回艙安全著陸。這一動作關系到防熱大底能否按時拋掉，是返回時保障航天員生命安全的重要程序。

雷達“標尺”保平安

在神舟十三號載人飛行任務中，由中國航天科工二院23所研制的兩部測量雷達全程保障，從神舟十三號返回艙進入大氣層開始，其就如同一把“標尺”對飛船進行著全程跟蹤測量，并將數(shù)據(jù)提供給指控中心，為前方搜救提供有效目標落點數(shù)據(jù)。

這兩部雷達分工不同，各有所長。其中一部測量雷達的核心任務是承擔返回艙在黑障區(qū)內(nèi)的跟蹤測量。返回艙進入大氣層時，其與周圍空氣產(chǎn)生劇烈摩擦，會形成一個高溫高壓的電離氣體層，這個氣體層像劍鞘一樣包裹在返回艙表面，隔絕返回艙與地面測控站之間的通信聯(lián)絡，形成一個黑障區(qū)。這種危險現(xiàn)象，會使返回艙偏離預定著陸區(qū)域，從而延誤對返回艙的快速搜索和救援，嚴重時還會危及飛行安全。為解決這一黑障區(qū)的跟蹤測量問題，我國自主研制出了相控陣體制測量雷達。該雷達吸收了此前曾十一次保障神舟飛船返回的回收一號雷達的任務經(jīng)驗，并在此基礎上優(yōu)化了產(chǎn)品設計，在任務保障預案、保障準備等方面進行了扎實的基礎儲備，著重針對黑障區(qū)內(nèi)返回艙的隱身現(xiàn)象做好了有針對性的預案，為返回艙回家之途保駕護航。

另一部雷達則是回收任務最末端的跟蹤測量雷達，它要對返回艙從開傘至落地的全過程進行跟蹤測量。當返回艙進入返回軌道末端時，會利用著陸系統(tǒng)或滑翔飛行使返回艙進行軟著陸。在此階段，降落傘受風力作用較大，一般雷達無法精確測量，對返回艙的著陸安全有重要影響。而光學設備也受天氣、光線影響，無法開展全天時全天候探測。為此，我國自主研制的跟蹤測量雷達通過無源定位體制實現(xiàn)了對返回艙從開傘至落地階段的高精度定位，能夠做到全天時全天候、無人值守化工作，為落點預報和返回艙搜救提供了及時準確的數(shù)據(jù)信息，站好了回收任務的關鍵一班崗。

智慧“剎車”更舒適

在神舟十三號飛船返回著陸的最后幾米，位于返回艙底部的“伽馬剎車指令員”正沉著地測算著返回艙的速度和距地面高度信息。并在飛船返回艙降落至預定高度時，準確發(fā)出反推發(fā)動機點火指令，使返回艙在反推力作用下平穩(wěn)著陸，保障航天員安全舒適回家。

由中國航天科工三院35所研制的“伽馬剎車指令員”已先后服役于神舟八號至神舟十二號飛船，在歷次任務中發(fā)揮著關鍵作用。

伽馬射線的探測體制賦予了它穿透地表植被的能力。通過向地表發(fā)射伽馬射線、快速捕獲反射回的射線，并迅速通過“指令員”進行精確計算，“伽馬剎車指令員”能夠精確測量返回艙底部距離地表的高度信息，精度達厘米級。有了這一關鍵信息，“指令員”便可進一步在最佳時機發(fā)出反推點火指令，實現(xiàn)“高速度下高點火高度，低速度下低點火高度”的最優(yōu)點火律，最大限度發(fā)揮反推發(fā)動機的緩沖性能。

“與開車原理一致，不同的速度、不同的剎車距離，都影響著乘坐者的感覺體驗?！奔夹g負責人王征介紹道。為了給航天員提供最優(yōu)的著陸體驗，在速度自適應匹配高度控制方面，研制團隊對歷次飛行數(shù)據(jù)進行反復分析、確認，并開展了大量仿真模擬與試驗，量身定制出了調(diào)校數(shù)據(jù)，從而確保核心控制精準到位，讓航天員乘組放心回家。

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