任昕宇 羅維瑋?科技日報記者?付毅飛

(相關(guān)資料圖)

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，北京時間2023年6月4日6時33分，神舟十五號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。7時9分，神舟十五號航天員費俊龍、鄧清明、張陸全部安全順利出艙，健康狀態(tài)良好。神舟十五號載人飛行任務取得圓滿成功，“圓夢乘組”平安凱旋。

這是我國空間站轉(zhuǎn)入應用與發(fā)展階段后的首次返回任務。記者從中國航天科技集團五院了解到，該院的GNC（制導導航與控制）分系統(tǒng)、熱控分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)機構(gòu)分系統(tǒng)、回收著陸分系統(tǒng)、測控通信分系統(tǒng)、數(shù)管分系統(tǒng)、總體電路分系統(tǒng)等各支技術(shù)隊伍密切配合、協(xié)同作戰(zhàn)，確保了任務圓滿成功。

返回五階段步步“精心”

據(jù)五院載人飛船回收試驗隊總體負責人彭華康介紹，神舟十五號載人飛船返回，分為分離、制動、再入、減速、著陸緩沖五個階段，環(huán)環(huán)相扣，步步“精心”。

其中，在分離階段，此次返回仍然延續(xù)神舟十三號以來的“快速返回方案”，即神舟十五號在與空間站組合體分離后，繞地球飛行5圈后開始返回地面。隨后，飛船返回艙與軌道艙分離。

制動階段，神舟十五號延續(xù)了神舟十二號以來的預測-校正雙環(huán)制導方式，使返回艙以精確計算的再入角度進入地球大氣層，推進艙在穿越大氣層時燒毀。

再入階段，艙上自帶的發(fā)動機將返回艙調(diào)整為大底朝前的配平狀態(tài)，以升力控制的方式再入。在再入過程的“黑障區(qū)”，返回艙與地面信號中斷，研制團隊設(shè)計了一套全自動的處理方式，保證艙體順利穿越“黑障”。

減速階段，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，將速度降低到每秒幾米。

著陸緩沖階段，返回艙距離地面1米左右時，反推發(fā)動機向下點火，使返回艙進一步減速，最終以每秒1至2米的速度著陸。

為確保任務萬無一失，試驗隊提前進行了四次全流程桌面推演和三次全系統(tǒng)綜合演練，針對返回過程故障、著陸環(huán)境異常、處置工序故障三大類故障模式，準備了20多種處置預案。

新一代GNC系統(tǒng)能“指哪兒打哪兒”

返回再入GNC技術(shù)直接關(guān)系航天員的生命安全。以此次返回任務告捷為標志，我國GNC系統(tǒng)完成了全面更新?lián)Q代。

我國的飛船返回再入GNC技術(shù)共經(jīng)歷了兩代。第一代被稱為“標準彈道自適應制導方法”，在從神舟一號到神舟十一號的11艘飛船上應用。神舟十二號至神舟十五號這一批次的4艘神舟飛船，采用的是“自適應預測制導方法”，即第二代返回再入技術(shù)。

“采用二代返回技術(shù)后，最差返回精度比一代最好的都好?！蔽逶狠d人飛船系統(tǒng)副總設(shè)計師胡軍說，采用一代技術(shù)，當出現(xiàn)大范圍的軌道條件變化時，就需要地面進行人工干預；而二代GNC系統(tǒng)則可以自主適應，體現(xiàn)在返回精度上，可以說能做到“指哪兒打哪兒”。

記者了解到，該技術(shù)此前已經(jīng)在我國新一代載人飛船、嫦娥五號等型號中得到了驗證。4艘神舟飛船連續(xù)精準降落，進一步證明了該方法的科學性、穩(wěn)定性、先進性和強適應性。

“生命之傘”持續(xù)優(yōu)化

從1999年神舟一號成功發(fā)射返回至今，由五院508所研制的特大型降落傘已為神舟飛船奉獻了15次綻放，其中10次護佑航天員歸來。紅白相間的巨大傘花，是對航天員生命托付的最美答案。

這頂“生命之傘”傘衣面積達1200平方米，若在地面鋪展開來，大約可覆蓋三個籃球場。

1992年載人航天工程立項后，為載人飛船研制降落傘提上了日程。該任務挑戰(zhàn)極大，技術(shù)指標要求非常高。508所回收著陸分系統(tǒng)研制團隊苦攻多年，終于攻克了特大型降落傘的設(shè)計、制造、試驗、總裝等多項技術(shù)難關(guān)。

多年來，研制團隊對該降落傘持續(xù)創(chuàng)新優(yōu)化。在神舟十二號到神舟十五號這批飛船任務中，回收著陸分系統(tǒng)批次產(chǎn)品研制涉及5大類共12項技術(shù)狀態(tài)更改。

“我們一步都不能錯”

“返回艙的處置關(guān)系到航天員的安危，我們一步都不能錯?！边@是五院載人飛船回收隊伍始終如一的信條。

返回艙的回收工作是整個載人飛行任務的最后一環(huán)。為迎接清晨歸來的神舟十五號，回收試驗隊夜里出發(fā)、凌晨就位，并提前開展了夜間戈壁灘行駛的專項安全培訓，專門針對戈壁灘夜間低溫的情況做好預案。

隨著神舟十五號載人飛船返回艙成功著陸，試驗隊迅速到達返回艙落點，第一時間對艙體進行狀態(tài)檢查，確認艙外無危險源后打開艙門，隨后對艙內(nèi)狀態(tài)進行檢查。航天員出艙后，試驗隊迅速執(zhí)行各項操作步驟，對返回艙進行處置。待返回艙裝車運回指定地點后，他們將繼續(xù)完成相關(guān)操作。為強化返回艙現(xiàn)場處置流程管理，試驗隊員提前對處置流程與預案等相關(guān)文件進行了細致的優(yōu)化與完善。

神舟十五號載人飛船于2022年11月29日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，隨后與天和核心艙對接形成組合體。3名航天員在軌駐留期間，完成大量空間科學實（試）驗，進行了4次出艙活動，圓滿完成艙外擴展泵組安裝、跨艙線纜安裝接通、艙外載荷暴露平臺支撐桿安裝等任務，配合完成空間站多次貨物出艙任務，為后續(xù)開展大規(guī)模艙外科學與技術(shù)實驗奠定了基礎(chǔ)。作為迄今為止執(zhí)行任務時平均年齡最大的航天員乘組，他們不僅刷新了中國航天員單個乘組出艙活動次數(shù)的紀錄，還見證了中國空間站全面建成的歷史時刻。