航天科技集团回收神舟十一号飞船“绝技”揭秘

工作人员正在对神舟十一号飞船返回舱进行处置
工作人员正在对神舟十一号飞船返回舱进行处置

11月18日13点多,内蒙古四子王旗阿木古郎草原上空,红白相间的减速伞饱满地撑开,搭载航天员景海鹏、陈冬的神舟十一号飞船返回舱放缓下落速度,中国第六次载人航天飞行距离圆满成功的“终点”越来越近。

空中的固定翼飞机和直升机密切关注着飞船返回舱的一举一动,无人机也首次参与到搜寻任务中。

车队在草原上驰骋,来自中国航天科技集团公司的飞船回收试验队员正赶赴着陆现场。五院508所神舟十一号飞船回收分系统指挥王立武坐在副驾驶位置上,保管着用于砍断伞绳的“宝刀”。当然,他并不希望“宝刀”出鞘。

13点59分,返回舱在预定区域准确降落。航天员按下脱伞按钮,巨伞自动脱落。王立武之前的担心并没有成真。

不久,航天员打开舱门,并报告状态良好。电视机前的人们悬着的心终于落了下来。

搜救人员陆续到位,对飞船的回收工作有序展开。医监医保人员对航天员进行健康询问、身体检查后,航天员自主解开束缚带。

14点40分许,航天员景海鹏被安全转移至医监医保直升机,随后航天员陈冬也被转移到这架直升机上。在这里,除了接受身体检查外,他们还吃上了返回地球家园后的第一顿饭。

回收试验队员正在进行航天员撤离演练
回收试验队员正在进行航天员撤离演练

天上飞一月 地上准备多

航天员回家了,航天人还在路上。回收任务圆满成功的背后,是回收试验队员们的努力。“一切正常”,是试验队员最爱听的一句话,也是对他们各项准备工作的最好回报。

一些试验队员从回收神舟一号飞船起步,角色逐步从看飞船返回步步心惊的“新兵”变为“老回收”。不过,他们从未因轻车熟路而掉以轻心。在航天科技集团的回收试验队中,这被称为“传统”。

与神舟十号飞船相比,神舟十一号飞船的“体验”有所不同:太空驻留时间达到了30多天,而返回高度提高至393公里。这给回收试验队提出了新要求。

静压高度控制器藏在返回舱侧壁上的两个小洞内,像一对鼻孔,实时“嗅出”外界大气压,并通过气压值换算出高度,从而在预定高度发出指令让返回舱开伞。

“随着在轨天数增加,静压高度控制器在真空中暴露的时间变长了。我们做了半年的真空试验来验证这种长时真空对设备有无影响。”508所主任设计师贾贺说。

驻留时间延长,飞船暴露在辐射环境中的时间随之增加,这会不会影响密封在伞舱里的减速伞?为此,试验队员在地面通过试验观察其中的变化。飞船在轨期间,队员们一直监测伞舱内的压力,看是否漏气。

“我们也考虑到了漏气这个模式,在空投试验中进行验证,结果16个弹射器能够把盖弹开,实现开伞,正常完成任务。”508所试验队员于尧炳说。

试验队员考虑到11月18日左右内蒙古可能下雪,于是提前建模仿真,分析雪化成水进到伞舱里对启动系统的影响。队员们还针对雨雪把降落伞伞翼、伞绳打湿后强度的变化做分析,验证强度是否满足设计余量。

航天科技集团回收试验队队长李峰说:“有试验数据做支持,能做到心里有数;如果不分析,遇到下雪了,到底有没有影响,心里就会没底。”

飞船在返回过程中通过指令加电,开展相关动作,而从393公里的新高度返回,对飞船加电有无影响有待验证。五院载人航天总体部的谷巍说:“我们进行了针对性分析,以确保这块无误。”

针对结露问题,试验队员曾用一个月的时间通过胶封等方法做了大量试验。

各种各样的试验都在为成功返回蓄力。在这个过程中,试验队员们寒来暑往,钻到舱内忍耐40多度的闷热,在厂房中经受零下10多度的严寒……神舟十一号飞船返回前,队员们在着陆区演练着、思考着、准备着。

508所的主任设计师吴世通记得自己在两次回收任务前夕做了同一个梦,梦见自己坐到正在下落的返回舱中,感觉很真实。大家说他精神高度紧张,同时也开玩笑说,只有亲自体验一下,才能更清楚工作该怎么做。

回收演练过程中试验队员正在收伞
回收演练过程中试验队员正在收伞

从118次高空“坠落”中成长

动作多、一次完成、不可逆,飞船返回的这些因素总会让人绷紧神经。“不像在轨飞行,有问题还可以处理,返回中如果出现问题就一定是紧急重大事件。”李峰说。

在飞控工作当中,试验队有几种预案:紧急重大、紧急不重大、重大不紧急和一般故障。“紧急”意味着问题要迅速处理,“重大”意味着这个故障后果很严重。

试验队员们曾118次在万米高空处将神舟飞船推下飞机,在“老回收”们看来,这是神舟飞船“长大成人”的必经之路。在这条路上,大家付出了很多心血,没少操心。

五院载人航天总体部的吴文瑞说:“空投时大家坐的是运输机,噪音极大,嗡嗡的,我在你耳朵边上喊话你都听不清,时间长了,好多人都晕头转向。”

“ 飞船落地后,应该有一个航天员按按钮脱伞的动作,否则风大伞会拖着飞船跑。”吴世通回忆说,“曾经有一次,落地后1分多钟还没脱伞,我就在想是不是火工品有问题了。如果伞最终没脱,我们就得用刀砍断。当时很是担心,然而不到2分钟的时候,那个伞脱了,我心里一下子就踏实了。”

五院502所神舟十一号飞船副总设计师胡军最关心着陆的精度。飞船的理论落点在一个36公里见方的框内,因此开伞点成为关键。“如果有风,我们会计算,然后GNC(制导、导航与控制系统)来纠正这个开伞点。”试验队会在降落之前数小时多次获取风场数据。

当返回舱下落至离地面约1米的高度时,四个反推发动机会在20毫秒内点火,其中任意两台发动机之间的点火偏差不超过10毫秒。这是八院着陆反推发动机研制团队赋予神舟飞船的绝技。

为了让神舟十一号飞船“轻功”娴熟,研制队伍制定了完善的试验方案,对发动机进行了性能匹配试验、环境适应性试验、发动机工作环境全序贯试验等全方位的考核,还专门进行了发动机极限状态的拉偏试验考核。

降落伞系统可以将返回舱从高铁速度降到普通人的慢跑速度。而由7000多个零部件组成、铺开后可以覆盖3个篮球场的巨型降落伞,在加工上很有讲究。假如10厘米上缝纫100针,必须保证1针不能多也不能少。

包伞更是重中之重。首先要折叠到位,什么地方折一下,捆一下,都有工艺要求。如果包出问题,伞拽不出来,后果不堪设想。收拢后装进伞包内的体积可以塞进200升容积的家用冰箱。

“我们会拍照、录像,拍完以后要审,好几个人一起看,因为包完就不能拆开检查了。”508所的李少腾说,记录包伞的照片成册后有一本辞海那么厚。

在神舟十一号发射前,景海鹏到五院参观包伞时说:“我们整个安全就由这个伞决定着,从加工到包伞,再到开伞,我们的安全交给你们,我们放心,因为只有一家人才能完成这个任务。”

(文章来源:中国航天报)

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