【航天科学技术与自动化科技】1:北京时间4月20日5时02分,天舟三号货运飞船从空间站天和核心舱后向端口分离,绕飞至前向端口,并于9时06分完成自动交会对接。2:自动控制、材料科学与工程、通信与信息工程 : 速度控制、温度控制、精度控制。

 

 

载人飞船首次以快速返回模式返回地球与速度控制、温度控制、精度控制

 

北京时间2022年4月16日09时56分,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,3名航天员落地后表示“感觉良好”。这是载人飞船首次以快速返回模式返回地球。那么,什么是“快速返回模式”?飞船安全返回要掌握哪些“度”?今天,就让我们一起来了解下吧!
 
神舟十三号返回舱主降落伞打开后缓缓降落 李昀锡 摄
 
航天员安全顺利出舱
 
 
什么是“快速返回模式?”
此次快速返回依然采用完全中国创造、体现中国智慧与智能的自适应预测制导方法。通过对飞行任务事件进行合理裁剪和调整、压缩操作时间,将返回所需时间由以往的11个飞行圈次压缩至5个飞行圈次。实施快速返回,可进一步提高返回任务执行效率,缩短地面飞控实施时间,提高航天员返回舒适度。
 
空中俯瞰返回舱,舱体直立 李昀锡 摄
 
 
安全返回三个“度”
载人航天,人命关天。神舟十三号返回地球可以说是过程复杂、惊心动魄,它要依次经过轨返分离、推返分离、再入、过黑障区、开降落伞、开着陆缓冲发动机等关键飞行事件及环节,返回过程还要经过严酷的空间环境和轨道条件的考验。在技术人员的精心设计下,神舟十三号牢牢把握住了“三个度”,即:速度、温度和精度。确保自己稳稳落地、安全回家。
 
速度控制恰到好处
 
神舟飞船在轨道上运行的速度大约为7.8千米/秒,接近第一宇宙速度。在如此快的速度下,要确保航天员的安全,就必须对返回地球时的最终着陆速度进行控制。为实现这一目标,技术人员在飞船研制阶段开展大量试验验证和数据判读,保证飞船在着陆过程中逐步降低速度,那就是返回前由推进舱轨控发动机实施制动,降低轨道能量和轨道高度,确保飞船顺利再入大气层;返回舱具有特定气动外形,进入大气层后依靠空气动力产生的阻力和升力减速;返回舱运动至距地面附近时打开降落伞,进一步降低速度;着陆瞬间开启返回舱底部的着陆缓冲发动机,最终将落地速度降低到航天员可适应的范围内。
 
温度控制“火候适中”
 
返回舱进入大气层后,将与空气发生剧烈摩擦,舱体表面局部温度可达上千摄氏度。为了确保舱内温度依然舒适,飞船控温的主要手段就是依靠防热结构对舱内进行保护。为此,科研人员在舱体表面设计了防热涂层,敷设有一层烧蚀材料,当温度达到一定程度时烧蚀材料升华脱落,带走大量热量。此外,返回前会实施“热控预冷”,提前将返回舱温度降低少许,使返回舱再入前温度有一个较低的基准。
 
精度控制稳操胜券
 
神舟飞船返回犹如“万里中十环”,对于着陆精度的要求极高。为使返回舱着陆在指定区域,就必须对飞船着陆点的精度进行控制。为此,技术人员为神舟十三号飞船配备了一套“着陆轻功”。
 
首先是返回轨道维持,调整飞船的轨道平面,使飞船星下点轨迹经过返回瞄准点;随后是返回制动,通过制动的速度增量和发动机开机时刻,确保再入角和返回航程,为精准着陆提供保障;最后是返回舱升力控制,进入大气层后,返回舱通过一系列姿态机动,巧妙利用空气动力产生的升力,进行航向和横向运动的控制,精准调整预定的着落点,最终精准着陆。
 
返回舱在东风着陆场“落妥” 申凯元 摄
 
 
 
神舟十三号航天员乘组已经圆满完成了本次飞行任务预定的各项要求,载誉凯旋。神舟十三号载人飞船飞行任务的圆满成功,标志着我国空间站关键技术验证阶段任务圆满收官,即将进入建造阶段。
 
 

 

自动对接:天舟三号货运飞船

北京时间4月20日5时02分,天舟三号货运飞船从空间站天和核心舱后向端口分离,绕飞至前向端口,并于9时06分完成自动交会对接。目前,空间站天和核心舱和天舟三号组合体状态良好,后续将迎接天舟四号货运飞船、神舟十四号载人飞船和问天实验舱的到访。
天舟三号后向对接示意图