◎ 陳袁 雷江利 楊鳴 科技日報記者 付毅飛

據(jù)中國載人航天工程辦公室消息,，2020年5月8日13時49分,，我國新一代載人飛船試驗船返回艙在軌飛行2天19小時后，在東風著陸場預(yù)定區(qū)域成功著陸,，試驗取得圓滿成功,。

12時21分，北京航天飛行控制中心控制試驗船完成返回制動,，進入返回軌道,。13時33分，服務(wù)艙與返回艙成功分離,。試驗船返回艙安全著陸后,，搜救分隊第一時間發(fā)現(xiàn)目標并到達著陸現(xiàn)場開展處置，經(jīng)現(xiàn)場確認,，艙體結(jié)構(gòu)完好,。

來源: 中國航天科技集團五院

新一代載人飛船是面向我國載人月球探測、空間站運營等任務(wù)需求而論證,，瞄準國際先進水平的新一代天地往返運輸飛行器,，具備高安全、高可靠,、模塊化,、多任務(wù)、可重復(fù)使用等特點,，可提高我國載人飛船的乘員人數(shù)和貨物運輸能力,。試驗船采用返回艙與服務(wù)艙兩艙構(gòu)型，通過配置不同的服務(wù)艙模塊來適應(yīng)近地空間和月球探測任務(wù),。

記者從中國航天科技集團五院了解到,，該院為飛船配備的多種黑科技，成為確保它成功返航的秘訣,。

全新鎧甲確保氣動防熱

“如果有機會從太空觀察試驗船返回艙再入返回過程,，會發(fā)現(xiàn)它是一個邊燃燒、邊以10倍于殲20飛機的速度突飛猛進的‘火球’,，迫不及待地投向地球的懷抱,。”五院技術(shù)人員形容說,。

要知道，試驗船返回艙需要以接近第二宇宙速度再入大氣,，氣動力最高值超過70萬牛頓,。再入過程中,，試驗船與空氣發(fā)生劇烈撞擊和摩擦，由此產(chǎn)生極為劇烈的氣動加熱效應(yīng),，產(chǎn)生的溫度高達上千度,。

對此，五院總體部為其設(shè)計了可拆卸式防熱與承載一體化結(jié)構(gòu),。這一副防熱鎧甲,，作用至關(guān)重要。

據(jù)了解,，這一新型防熱材料由五院529廠研制,，它在具備防熱超能力的同時，重量比傳統(tǒng)材料降低了30%,。 這種同時具備輕量化、高強度,、抗燒蝕等性能的防熱材料,，突破了國內(nèi)三維纖維結(jié)構(gòu)增強抗燒蝕納米材料體系研發(fā)技術(shù)，開創(chuàng)了大型防熱結(jié)構(gòu)一體化制備技術(shù)的應(yīng)用先河,，未來將有力支撐我國多個型號發(fā)展,。

新型控制技術(shù)確保精準返回

試驗船返回艙的再入過程，就像讓一個已經(jīng)高速到達山頂?shù)幕┻\動員,，沿著陡峭的山坡疾速俯沖,，最后以合理的速度準確到達山腳下的終點。

此次滑行可謂危機重重,，如果運動員不具備很好的操控和預(yù)判能力，要么會偏離指定賽道,，要么會偏離終點,。這要求他必須準確判斷自己的滑行狀態(tài)，推算出后續(xù)路線,，同時能夠精準控制下滑軌跡,。

再入返回模擬圖

在試驗船再入過程中擔此重任的,，是制導(dǎo),、導(dǎo)航和控制（GNC）系統(tǒng)。

五院502所GNC系統(tǒng)工程師們?yōu)樵囼灤O(shè)計了新型預(yù)測-校正軌跡控制策略,，能夠根據(jù)當前飛行狀態(tài),，準確判斷與目的地的偏差，以及任務(wù)的特殊要求,，根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整升力方向并決定后續(xù)飛行軌跡,，進而精準地控制試驗船完成再入飛行,。

如果研究試驗船的軌跡，會發(fā)現(xiàn)是一條彎彎曲曲的“蛇形”,，這就是GNC系統(tǒng)指引它走出的平安回家之路,。

群傘系統(tǒng)確保安全減速

試驗船返回艙比神舟飛船返回艙更大、更重,，重新進入大氣層后,，需要更為強勁的減速動力和平緩的載荷控制。

群傘減速模擬圖

如果沿用傳統(tǒng)的單傘減速方案,，要研制更大的降落傘，這從技術(shù)和經(jīng)濟方面都不是最合適的選擇,。為此五院508所科技團隊設(shè)計了3具與神舟飛船降落傘面積相當?shù)慕德鋫?，組成群傘系統(tǒng)完成空中減速。 這3具降落傘不是簡單的組合,，它們既能齊心協(xié)力,、相互扶持，又能和睦相處,、互不干擾,。

借助群傘系統(tǒng)，不僅可以使超高速飛行的返回艙在極短時間里減到市區(qū)里汽車的行駛速度,，還能確保將來航天員乘坐飛船返回時,，過載和姿態(tài)旋轉(zhuǎn)感受良好。

6個“輪胎”確保平穩(wěn)落地

返回艙落地時,，當然不能硬邦邦地砸下來,。試驗船底部安裝了6個氣囊，幫助艙體平穩(wěn)軟著陸,。

為了適應(yīng)試驗船的大重量，五院508所設(shè)計了大型緩沖氣囊,，每個氣囊充滿氣后相當于卡車輪胎大小,。針對不同著陸情況，這6個“輪胎”會先后排氣,，確保返回艙平穩(wěn)落地,。

為了保證氣囊在發(fā)射時處于穩(wěn)定牢靠的折疊包裝狀態(tài)，在需要充氣展開工作時又能夠順暢迅速打開,，設(shè)計師研究出一種鏈式封包的固定和解除技術(shù),，并開展了大量地面充氣展開試驗、風洞試驗、真空環(huán)境試驗,，成功解決了難題,。

雙重保障確保快速搜救

返回艙回到地面后,，能否快速找到它,，直接決定著整個任務(wù)的成敗。在試驗船上采用了兩項黑科技,，能確保返回艙準確定位,。

五院西安分院研制的GNSS天線網(wǎng)絡(luò),，是幫助返回艙與地面取得聯(lián)系的關(guān)鍵設(shè)備,。返回艙的降落地點、搜救信號等都要通過該天線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去,，可以說,，它是返回艙隨身攜帶的“救生電話”。

由于返回艙在重返地球過程中,，經(jīng)歷的環(huán)境極其惡劣和復(fù)雜,，實際落地位置可能超出預(yù)定搜索范圍，甚至落在海上,。如果出現(xiàn)這種情況，五院510所研制的國際救援示位標將發(fā)揮作用,。該設(shè)備發(fā)射的無線電信標信號,，能夠被全球海事衛(wèi)星搜救系統(tǒng)識別，從而讓搜救人員快速找到返回艙,。