神舟十一號(hào)飛船能成功返航原來(lái)全是因?yàn)檫@個(gè)
掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章
終于,在太空生活工作了30天的航天員景海鵬、陳冬安全返回了祖國(guó)母親的懷抱。11月18日,乘著紅白相間的巨大傘衣,神舟十一號(hào)載人飛船返回艙在四子王旗草原上安全著陸,這是神舟飛船回收著陸系統(tǒng)的第11次出發(fā),創(chuàng)下回收系統(tǒng)最長(zhǎng)在軌紀(jì)錄后,安全返回。
正如公眾從電視畫(huà)面里看到的那樣,神舟十一號(hào)返回時(shí),引導(dǎo)傘、減速傘、主傘相繼打開(kāi),著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作,返回艙著陸。這些動(dòng)作只有一個(gè)目的,即讓飛船返回艙溫柔地?fù)砣氲厍蚰赣H懷抱,減輕著陸沖擊對(duì)航天員健康以及航天器的損害。
這并不容易,回收著陸是載人航天活動(dòng)的最后步驟,也是決定航天員能否安全回家的最后一棒。中國(guó)青年報(bào)·中青在線(xiàn)記者采訪(fǎng)相關(guān)專(zhuān)家,揭秘護(hù)航神舟十一號(hào)飛船安全返回的三大利器。
發(fā)現(xiàn):一雙“注視”飛船的眼睛
隨著神舟十一號(hào)在四子王旗預(yù)定區(qū)域順利著陸,LM-313雷達(dá)(代號(hào)“回收一號(hào)”)的回收跟蹤測(cè)量任務(wù)也宣告結(jié)束。
“回收一號(hào)”雷達(dá)用于飛船返回段測(cè)量,從載人飛船突破大氣層奔向地面的那刻起,“回收一號(hào)”就密切“注視”著它,搜索返回路徑,捕捉目標(biāo),告訴地面等待的人們,神舟十一號(hào)回家了。
這部由航天科工集團(tuán)二院23所研制的雷達(dá),是我國(guó)第一部精密跟蹤相控陣測(cè)量雷達(dá)。早在1999年8月,它就被布置在白云鄂博場(chǎng)區(qū)前置雷達(dá)站,同年11月21日,完成了對(duì)“神舟一號(hào)”的回收段跟蹤測(cè)量任務(wù)。
至今,“回收一號(hào)”已連續(xù)11次執(zhí)行“神舟”飛船回收任務(wù)和“和平號(hào)”空間站返回測(cè)量任務(wù),均圓滿(mǎn)完成任務(wù)。它還接過(guò)“嫦娥”回家,在載人航天工程中,可謂是個(gè)“老司機(jī)”。
“回收一號(hào)”的項(xiàng)目總師向記者透露,尤其是在執(zhí)行神舟二號(hào)任務(wù)時(shí),在主著陸場(chǎng)只有“回收一號(hào)”跟蹤飛船返回的情況下,正是靠它的數(shù)據(jù)找到飛船,立下了大功。
11月18日中午,神舟十一號(hào)載人飛船的著陸回收任務(wù)開(kāi)始了,“回收一號(hào)”靜靜地立在回收?qǐng)隼?,目光如炬?/p>
當(dāng)返回器距地面一定公里時(shí),雷達(dá)屏幕上開(kāi)始出現(xiàn)捕獲范圍內(nèi)的第一點(diǎn)。“回收一號(hào)”的項(xiàng)目總師說(shuō),隨著指控大廳工作人員報(bào)出“回收一號(hào)”發(fā)現(xiàn)目標(biāo),所有人為之振奮。此后的時(shí)間,回波捕獲持續(xù)、穩(wěn)定,直到神舟飛船安全著陸。
連接:讓返回艙自由地飛向著陸場(chǎng)
在神舟十一號(hào)飛船上,有一個(gè)被稱(chēng)作“連接分離機(jī)構(gòu)”的零件,從外面幾乎看不到,它小得如茶杯大小,隱匿于各個(gè)艙段之間,是一個(gè)不折不扣的幕后英雄。
連接分離機(jī)構(gòu),說(shuō)白了就是3把鎖,在軌道艙和返回艙之間的,是一號(hào)鎖,主要是航天員順利返回地球的第一道安全保障。在返回艙和推進(jìn)艙之間的,是二號(hào)鎖,用來(lái)保證返回艙進(jìn)入大氣層后在預(yù)定時(shí)間預(yù)定地點(diǎn)著陸的首要設(shè)備。而在飛船著陸前,則輪到拋底鎖上場(chǎng),拋底鎖的動(dòng)作,關(guān)系到防熱大底能否按時(shí)拋掉,是返回時(shí)保障航天員生命安全的重要程序。
也因此,連接分離機(jī)構(gòu)被形象地比作神舟飛船的臂膀,可以有力地連接起了飛船的三艙,同時(shí)又按照飛船工作的階段性要求,毫秒不差地將各個(gè)艙段分開(kāi)。
這一系統(tǒng)由航天科工集團(tuán)三院111廠(chǎng)研制,別看就這3道“鎖”,做起來(lái)卻并不容易。
要知道,在火箭上升時(shí),這3把“鎖”要承受重達(dá)數(shù)噸的載荷,保證艙間緊密連接。用航天科工集團(tuán)三院111廠(chǎng)連接分離機(jī)構(gòu)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的話(huà)說(shuō),飛船在飛行過(guò)程中并不能保證一帆風(fēng)順,有時(shí)可能會(huì)遇到空中的橫向氣流,會(huì)受到轉(zhuǎn)彎彎矩的影響,這就必須保證在發(fā)射和運(yùn)行段,實(shí)現(xiàn)絕對(duì)剛性連接,克服各種各樣的外力,不允許出現(xiàn)任何松動(dòng),否則會(huì)產(chǎn)生飛船空中解體或地面解體的后果。
接下來(lái)是對(duì)接時(shí)的考驗(yàn),當(dāng)飛船臨近“天宮二號(hào)”以及實(shí)施交會(huì)對(duì)接過(guò)程中,連接更需要保證牢固,不受外力影響。當(dāng)交會(huì)對(duì)接完成,飛船準(zhǔn)備返回時(shí),一號(hào)鎖就要準(zhǔn)確地打開(kāi),推掉軌道艙,讓推進(jìn)艙和返回艙組合體踏上回家之路。
當(dāng)推進(jìn)艙助推返回艙重返大氣層內(nèi),在預(yù)定時(shí)間抵達(dá)預(yù)定軌跡時(shí),二號(hào)鎖就要毫不猶豫地打開(kāi),推掉推進(jìn)艙,讓返回艙自由地飛向著陸場(chǎng)。
最后的時(shí)刻來(lái)了。當(dāng)返回艙接近著陸場(chǎng)時(shí),艙底端用于防御吸收大氣層摩擦熱量的防熱大底已結(jié)束使命,由拋底鎖執(zhí)行拋底任務(wù)。111廠(chǎng)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示,將大底拋掉,里面疊放的降落傘才能順利打開(kāi),進(jìn)而帶著返回艙安全返回地面。
剎車(chē):最后關(guān)頭的高度判斷
在神舟十一號(hào)載人飛船減速降落的最后一刻,一片耀眼的光焰,閃現(xiàn)在電視畫(huà)面中。很多人會(huì)為此心頭一緊:“這么大的沖擊力,都冒火光了?”
事實(shí)上,這道“光”正是安全的信號(hào),是神舟十一號(hào)返回艙反推發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的標(biāo)志。在飛船著陸前的最后關(guān)頭,由航天科工集團(tuán)三院35所研制的γ高度控制裝置,探測(cè)出返回艙距地面的高度,啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī),“緊急剎車(chē)”,將下降速度減小到安全速度。
經(jīng)過(guò)與空氣的“軟”摩擦之后,神舟飛船返回艙進(jìn)入著陸緩沖環(huán)節(jié),原本,這最后一步是硬碰硬的撞擊,但γ高度控制裝置的負(fù)責(zé)人王征告訴記者,該裝置能夠讓飛船在著陸瞬間,判斷飛船的高度,從而實(shí)施“剎車(chē)”,具體來(lái)看其過(guò)程——
在返回艙降至離地面約幾千米高度時(shí),主傘打開(kāi),γ高度控制裝置開(kāi)始加電工作。
在距離地面數(shù)米高度時(shí),γ高度控制裝置給出預(yù)指令信號(hào),提示航天員即將著陸。
在返回艙接近地面時(shí),γ高度控制裝置給出點(diǎn)火指令,控制反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,至此,該裝置的使命完成了。
γ高度控制裝置,被稱(chēng)作神舟飛船飛行任務(wù)的最后環(huán)節(jié),是飛船的關(guān)鍵設(shè)備。然而,在神舟八號(hào)任務(wù)之前,我國(guó)在這方面一直是使用國(guó)外產(chǎn)品。
那時(shí),國(guó)內(nèi)采用γ放射源實(shí)現(xiàn)高度控制缺少相關(guān)研究。航天科工集團(tuán)三院35所項(xiàng)目組在成立之初,只有行政指揮加3個(gè)老師傅和兩個(gè)年輕人,算得上是該所規(guī)模最小的隊(duì)伍。
時(shí)任所長(zhǎng)助理的劉波,擔(dān)任了γ高度控制裝置項(xiàng)目行政指揮,他說(shuō),當(dāng)時(shí)的情況不比現(xiàn)在,誰(shuí)也不知道我們的產(chǎn)品最后能不能上飛船,可謂“前路不明”。
日復(fù)一日的等待與付出終于得到了回應(yīng),35所γ高度控制裝置在綜合空投試驗(yàn)中,用成績(jī)證明了自己,終于成為神舟七號(hào)備份產(chǎn)品。那一年,王征成了γ高度控制裝置的主任設(shè)計(jì)師,即該項(xiàng)目第三代主任設(shè)計(jì)師。
2011年11月,國(guó)產(chǎn)的γ高度控制裝置成功應(yīng)用于神舟飛船。王征認(rèn)為自己是幸運(yùn)的,雖然有太多的難關(guān)要克服,但給予自己施展抱負(fù)的機(jī)會(huì)和支持,讓自己懂得了國(guó)家的航天事業(yè)是如何鑄就的,懂得了什么是“國(guó)家利益高于一切”,更懂得了什么是傳承。
如今這次任務(wù),是這個(gè)國(guó)產(chǎn)的γ高度控制裝置第4次參加神舟飛船航天飛行,正是這件小部件,為航天員點(diǎn)亮回家最后的這段路。航天人經(jīng)歷了10余年的艱難拼搏,經(jīng)歷過(guò)不斷的跌倒、質(zhì)疑、又爬起來(lái)前行的歷煉,“把國(guó)產(chǎn)的裝置送上天”的夢(mèng)終于圓了。