2022年12月4日20時09分,神舟十四號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸,現場醫監醫保人員確認航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲身體狀態良好,神舟十四號載人飛行任務取得圓滿成功。
神舟系列飛船是航天員實現天地往返的“生命之舟”,均由航天科技集團五院(以下簡稱五院)抓總研制。就在5天前,神舟十五號載人飛船成功發射,將航天員費俊龍、鄧清明、張陸送入太空,并成功與神舟十四號航天員乘組完成“太空會師”。完成在軌輪換后,神舟十四號航天員乘組結束了半年的“太空出差”,載譽而歸。順利返回的背后,五院全程護航神舟十四號平安回家。
如何進行返回艙回收
五院載人飛船回收試驗隊總體技術負責人彭華康介紹,此次神舟十四號乘組返回是中國空間站“T”字基本構型建成后的首次返回,是6名航天員“太空會師”后的首次返回,也是在東風著陸場的首次冬季夜間返回。在此次任務中,彭華康和團隊——五院神舟十四號載人飛船回收試驗隊主要負責處置(回收)返回艙相關工作。
神舟十四號載人飛船返回艙落地后,回收試驗隊首先對艙體進行狀態檢查,確認艙外無危險源而后艙門才能打開,航天員出艙。之后,試驗隊對艙內狀態進行檢查,同時將伽馬源防護蓋蓋上,避免現場人員收到射線輻射危害。
航天員出艙后,回收試驗隊還要對返回艙進行處置:首先將艙內的伽馬源進行處理,接著進行載荷交接,再進行各種安全處置措施。除此之外,試驗隊還要完成航天員座椅檢查、返回艙信標信號確認等工作。
隨后,回收試驗隊關閉返回艙艙門,將其裝車并運回指定地點。由于本次任務是在夜間,從返回艙掉落的散落物不易被發現,只能后續在白天通過搜索尋回。至此,神舟十四號載人飛船返回艙的處置(回收)工作就基本完成了。
低溫與夜間是本次任務的兩大挑戰
本次回收任務延續了神舟十二號載人飛船返回以來的技術狀態,但是對整體的管理與流程方面進行了工作優化,反復確認細節,確保萬無一失。
相較于前兩次載人飛船返回任務,低溫與夜晚是本次回收任務的兩大挑戰。神舟十二號載人飛船返回艙返回的時候是9月,神舟十三號載人飛船返回艙返回的時候是4月中旬,而本次返回任務是在冬季夜間。
低溫主要影響人員保暖與設備適應性的問題?!耙郧岸际窃谑畮锥鹊某叵鹿ぷ鳎@次在零下十幾攝氏度開展工作,地面上所有的工具設備能否正常使用是一個問題?!迸砣A康說。
夜間則帶來了行駛安全與光明照明不足的問題。對于車輛與直升機駕駛來說,夜間的戈壁灘十分危險。行駛方向如何確定?路況如何?直升機能否降落?這些都是需要考慮的問題。此外,試驗隊員在處置返回艙時,照明不足還會影響工作效率。
面對低溫和夜晚帶來的挑戰,五院神舟十四號載人飛船回收試驗隊精心準備、精心組織、精心實施,努力克服自然條件,全力保障此次返回艙處置任務的圓滿完成。自11月初起,回收試驗隊就已經進場開展準備工作,在低溫環境下參與了多次全系統演練。全系統演練是指全員參與并按照實戰化要求,模擬返回當天的時間、地點、方案以及過程。同時,回收試驗隊還開展了多次安全培訓,圍繞返回過程故障、著陸環境異常、處置工序故障三大類故障模式,準備了近二十種處置預案,并針對重點環節進行多次單項演練。
“載人航天,人命關天。對于我們來說,航天員的安全是最重要的。看到他們平安落地、順利出艙,我們很有成就感!”彭華康自豪地說。
順利過關,安全返回
神舟十四號載人飛船返回艙成功返回地面之前,將經歷分離、制動、再入、減速、著陸緩沖五個階段。
分離與制動階段
此次返回仍然采用 “快速返回方案”,即:神舟十四號在與空間站組合體分離后,再飛行5圈就開始返回地面;之后,位于前段的軌道艙與中段的返回艙分離;返回艙、推進艙兩艙組合體再通過制動變軌,使艙體從近400公里的圓形軌道變成近地點低于100公里的橢圓軌道;隨后,推進艙和返回艙分離,返回艙以精確計算的再入角度進入地球大氣,推進艙在穿越大氣層時燒毀。
再入階段
神舟十四號返回艙的外形像一個上窄下寬的大鐘,再入之前,艙上自帶的發動機會將返回艙調整為大底朝前的配平狀態,以升力控制的方式再入。再入的過程中,返回艙和大氣層空氣劇烈摩擦,形成包裹住返回艙的等離子區,造成地面與艙體之間信號中斷,這段時間被稱為“黑障區”,在這個過程中,地面無法通過任何遙控方式對飛船進行控制,依靠飛行器全自動處理。
減速階段
在距離地面40公里左右時,飛船已基本脫離“黑障區”。返回艙上安裝了靜壓高度控制器,通過測量大氣壓力來判斷所處高度,當返回艙距離地面10公里左右時,靜壓高度控制器會給出一個信號,引導傘、減速傘和主傘相繼打開。三傘的面積從幾平米增大到幾十平米再到一千多平米,通過這樣逐級開傘的方式以減小過載,保護航天員。
著陸緩沖階段
防熱大底與側壁的防熱材料是飛船進入大氣層后的“鎧甲”,等主傘完全打開后不久,返回艙就會拋掉這身“鎧甲”,伽馬高度控制裝置開始工作,通過發射伽馬射線,實時測量距地高度。當返回艙降至距離地面1米高度時,底部的伽馬高度控制裝置發出點火信號,艙上的4臺反推發動機點火,產生一個向上的沖力,使返回艙的落地速度達到1-2米/秒。
返回艙安全著陸后,為保證地面搜救系統及時搜索到返回艙,除布設一定數量的雷達,跟蹤測量返回艙軌道并預報落點位置外,返回艙上還安裝了自主標位設備,告訴搜救人員“我在這里”。
整個返回過程的順利進行,離不開五院各個分系統的參與。GNC(制導導航與控制)分系統負責飛船在制動和進入大氣層階段的姿態控制;熱控分系統、結構機構分系統的艙外表面防熱材料、防熱涂層以及緩沖裝置全程保障航天員的生命安全;回收著陸分系統通過降落傘精準制動,在著陸緩沖發動機的幫助下穩穩落地;測控分系統、數管分系統、總體電路分系統則扮演了“天地傳音”和“智能網絡”的角色,提供能源、收集整理數據和傳遞信號,確保全程零差錯。
本次返回任務過程環環相扣、天衣無縫,五院技術團隊密切配合、大力協同,為神舟十四號載人飛行任務畫上了圓滿的句號。
神舟十四號載人飛行任務是我國組織實施的第九次載人航天飛行。神舟十四號航天員乘組在軌工作生活6個月,在地面支持下圓滿完成了三次出艙活動、一次“天宮課堂”太空授課活動,開展了多項科學試驗與應用項目,見證了中國空間站“T”字基本構型建成的“高光時刻”。下面讓我們一起來回顧神舟十四號的任務亮點吧。
神舟十四號任務回顧
2022年6月5日,10時44分,神舟十四號載人飛船在酒泉衛星發射中心成功發射,將陳冬、劉洋、蔡旭哲3名航天員送入太空。這是中國空間站建造階段的首次載人發射任務。
2022年6月5日,17時42分,神舟十四號載人飛船采用自主快速交會對接模式,經過6次變軌,成功對接于天和核心艙徑向端口。
2022年6月5日,20時50分,神舟十四號航天員乘組順利進入天和核心艙。
2022年7月25日,10時03分,神舟十四號航天員乘組成功開啟問天實驗艙艙門,順利進入問天實驗艙。這是中國航天員首次在軌進入科學實驗艙。
2022年9月1日,神舟十四號航天員乘組密切協同,開展第一次出艙活動。這是我國航天員首次從問天實驗艙氣閘艙出艙實施艙外活動。
2022年9月17日,神舟十四號航天員乘組完成第二次出艙既定任務,出艙活動取得圓滿成功。
2022年10月12日,“天宮課堂”第三課開講,神舟十四號航天員乘組完成太空授課。這是中國航天員首次在問天實驗艙內進行太空授課。
2022年11月3日,9時32分,夢天實驗艙順利完成轉位,神舟十四號航天員乘組見證中國空間站“T”字基本構型在軌組裝完成。15時12分,神舟十四號航天員乘組順利進入夢天實驗艙。
2022年11月17日,神舟十四號航天員乘組完成第三次出艙既定任務,出艙活動取得圓滿成功。這是空間站“T”字基本構型組裝完成后的首次出艙活動。
2022年11月30日,7時33分,神舟十四號航天員乘組迎來神舟十五號航天員乘組,完成太空“會師”。兩個航天員乘組在空間站進行首次在軌輪換。
2022年12月4日,20時09分,神舟十四號載人飛船返回艙在東風著陸場順利著陸,神舟十四號載人飛行任務取得圓滿成功。