2023年6月4日，伴著地球嶄新一天似火的朝陽，經歷了太空中電光火石洗禮的神舟十五號載人飛船返回艙，在由航天科技集團五院研制的GNC系統駕馭下，飄然歸來，成功著陸在預定著陸區。
▲ 著陸現場
這不僅標志著我國首批批產神舟載人飛船圓滿完成各項既定任務，也標志著自神舟十二號載人飛船起，全面升級的以自主快速交會對接、自主自適應預測再入返回制導為特征的制導導航與控制系統（GNC系統）實現更新換代，且經過4次飛行任務各種工況的全面歷練，得到完整驗證。
GNC系統是神舟載人飛船的核心分系統，是體現飛船科技水平的重要標志。由五院抓總研制的神舟十二號到神舟十五號載人飛船是我國首次以批產形式生產的載人飛船，4艘飛船狀態一致、同步投產，其中GNC系統也保持了相同的技術狀態，和之前的11艘神舟飛船相比，該批次飛船GNC系統實現了全面升級。
從發射時的應急救生，到太空中的姿態和軌道控制；從太陽帆板的對日定向控制，到被譽為“萬里穿針”的空間交會對接；再從繞飛到關乎航天員生命安全的返回再入……神舟載人飛船整個飛行周期內，GNC系統都在幕后默默為飛船的穩定運行保駕護航。中國迄今發射的16艘神舟載人飛船和6艘天舟貨運飛船的GNC系統均由航天科技集團五院（以下簡稱五院）502所研制。
新一代技術支撐飛船高精度返回
“載人航天，人命關天”，返回再入是載人航天的一項基本技術，也是建設空間站的關鍵和必備技術。我國的飛船返回再入GNC技術經歷了兩代，第一代應用于從神舟一號到神舟十一號的11艘飛船上。神舟十二號到神舟十五號這一批次4艘神舟飛船采用的第二代返回再入技術，使整個返回過程可以實現高精度自主導航，所以此次升級是跨代升級。
“采用二代返回技術后的最差開傘點精度比一代最好的都好！”據五院載人航天工程載人飛船系統副總設計師、502所天地安全返回領域首席專家胡軍介紹：“如果采用一代技術，當出現大范圍的軌道條件變化時就需要地面上的人工干預，采用二代技術則GNC系統可以自主適應。此外，二代技術還可以適應更寬的在軌、離軌偏差，對氣動特性、質量特性等再入條件的魯棒性更強，新的制導策略使制導過程姿態控制曲線更加平穩，過載和推進劑決策約束更寬。”
如果說這些說法比較晦澀難懂，那么開傘點精度的概念則通俗很多，采用二代技術的4艘飛船在開傘點精度方面實現了一個數量級的提升，可謂做到“指哪兒打哪兒”。
不過，神舟十二號并不是第二代返回技術的首秀，該技術此前已經在我國嫦娥五號試驗飛行器、新一代載人飛船試驗船、嫦娥五號等型號中得到了驗證。4艘神舟飛船連續的“落點精準”，在證明了該方法的科學性、穩定性、先進性和強適應性的同時，也推動了空間站關鍵技術驗證和建造階段既定任務的圓滿完成。
交會對接技術實現多方面突破
空間交會對接GNC技術也是載人航天的三大基本技術之一。神舟十二號到神舟十五號這一批次載人飛船交會對接GNC系統的全面升級，主要就是實現了由慢速交會對接到快速交會對接、由面對單艙到面對多艙、由單對接口到多對接口多個方面的突破。“中國的交會對接技術體現著中國智慧、中國力量！”五院502所交會對接領域首席專家解永春感慨地說。
首先是由慢到快。我國在首批批產飛船中引入了天舟貨運飛船配備的快速交會對接模式。據悉，根據任務要求的快速交會對接小于6.5小時的功能要求，研制團隊結合近距離交會對接的時間設定，就遠距離自主交會設計了多套全自主方案。飛船入軌后，GNC系統不用接收地面的任何注入和指令，便可以全自主控制飛船與空間站進行交會對接。
其次是由單到多。針對由單艙到多艙，以及后向對接口有貨運飛船停泊時對后向合作目標的遮擋等約束，“升級版”神舟載人飛船在近距離交會方案上對原有設計狀態和飛行模式進行改造，對交會對接走廊進行了新的調整，增加了新的飛行工況——直接交會方案。相對停泊點交會方案，直接交會方案用時更短，消耗推進劑更少。
針對單對接口到多對接口，“升級版”神舟載人飛船增加了徑向交會對接功能。為確保徑向交會對接任務的萬無一失，研制團隊奮斗數年，攻克了系列關鍵技術，開展了大量地面試驗，并在神舟十三號正式實施首次徑向交會對接任務前，在神舟十二號返回地球前開展了與空間站徑向端口的交會試驗，為后續徑向交會驗證了關鍵技術，為神舟十五號實現完整“T”字構型下的前向交會對接，神舟十六號實現空間站應用與發展階段首次完整“T”字構型下的徑向交會對接積累了數據和經驗。
首批次批產神舟飛船飛行任務的圓滿成功，進一步把我國的交會對接技術推向成熟。后續，作為常規交會對接方式，徑向交會和前向交會在未來任務中會按需選用。
神舟十二號到神舟十五號載人飛船GNC系統的完美運行是中國力量新的見證，核心技術的進步也為推動航天強國建設提供了新的支撐。面對新征程新使命，五院將融入時代洪流，勇擔光榮使命，努力在推動高水平科技自立自強中再攀科技高峰。
