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时事要闻
太空出差90天,神舟十二号航天员平安回家
来源:人民日报 发布日期:2021年09月21日 点击数:

  图①为新华社记者任军川摄

  图②为新华社记者琚振华摄

  图③为新华社记者任军川摄

  图④:航天员聂海胜(中)、刘伯明(右)、汤洪波安全顺利出舱。
  新华社记者 琚振华摄

  9月17日13时34分,一朵红白相间的巨型降落伞带着神舟十二号飞船返回舱,安全降落在东风着陆场。聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员平安回家。我国空间站建造阶段首次载人飞行任务取得圆满成功。

  从6月17日算起,神舟十二号航天员乘组已经在太空在轨驻留3个月。从我国空间站返回东风着陆场需要几步?为了护佑航天员安全归来,都做了哪些准备?

  航天员从空间站到达着陆场需要几步?

  神舟十二号载人飞船是航天员实现天地往返的生命之舟,由轨道舱、返回舱、推进舱三舱构成,历经3个阶段从距离地面约400公里的太空穿越大气,浴火凯旋。

  首先是制动飞行和自由滑行阶段。

  当3名航天员关好空间站核心舱舱门,进入神舟十二号载人飞船后,飞船开始与空间站天和核心舱分离,从核心舱前向对接口绕飞至后向对接口,再绕飞至径向对接口。

  专家解释,这个动作是一种“热身”。飞船通过自动测量与空间站的相对位置、相对姿态和角度,进行自主判断和飞行,这将为神舟十三号的径向交会对接进行在轨技术验证。

  接下来,开始返回飞行。轨道舱首先与返回舱、推进舱分离,返回舱、推进舱两舱组合体通过制动减速降低飞行速度,逐渐被地球引力牵引脱离原有飞行轨道,进入自由滑行阶段。之后,推进舱和返回舱分离,返回舱以精确计算的再入角度进入地球大气,推进舱在穿越大气层时烧毁。

  其次是再入大气层阶段。

  返回舱进入大气层,得先找好角度。“返回舱必须以固定的再入角进入大气,再入角太大会导致返回舱外部温度过高,再入角太小又会直接飞出大气层。”神舟十二号载人飞船总体飞控负责人杨海峰介绍,团队为此精心设计了返回轨道方案,加入了预测校正制导方法帮助返回舱,使其在再入过程中根据实时位置、气动参数、瞄准点偏差等来自主计算并维持再入轨迹,以适应落点的变化以及轨道变化范围大的特点。

  从外形上看,返回舱还像一个上窄下宽的“大钟”,通过发动机姿态调整,以大底朝前的姿态通过升力式返回的方式返回地球。不仅返回舱要采用舒适的返回姿势,航天员也要以几乎与大底平行的角度在座椅中“平躺”,选择这种姿势返回,能更好缓解飞船减速过程中形成的冲击。

  这一阶段最令人担心的莫过于“黑障区”,当返回舱进入大气层时,会以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈摩擦,燃起2000多摄氏度高温的火焰。返回舱表层的防热材料能够阻隔高温进入舱内,保证舱内空气温度维持在20摄氏度左右。

  但是降落过程中,气体和返回舱表面被烧蚀的防热材料发生电离,形成包裹住返回舱的等离子区,使返回舱与外界的无线电通信极大衰减,造成地面与飞船之间的无线电通信中断,这段时间就被称为“黑障区”。其间,地面无法通过任何遥控方式对飞船进行控制,依靠飞行器对状态进行全自动处理。

  最后是着陆阶段。

  当距离地面40公里左右的高度时,飞船已经基本脱离“黑障区”,当它继续减速直到距离地面10公里左右时,返回舱上的静压高度控制器通过测量大气压力来判断所处高度,并先后打开引导伞、减速伞和主。源吮Vし祷夭找越衔岷偷姆绞绞迪侄啻渭跛。

  而当飞船即将着陆的瞬间,安装在返回舱底部的反推发动机进行反向点火,保证返回舱在最后减速至2米每秒以下。同时,具有缓冲功能的航天员座椅在着陆前开始自动提升,从而使冲击的能量被缓冲吸收。

  中国航天科技集团五院的设计师们还为回收着陆系统设置了9种故障模式,涉及正常返回、中空救生、低空救生3种基本返回工作程序,采取了备份降落伞装置、时间控制器、3组高度开关等多种备份措施。

  如何在东风着陆场第一时间找到航天员?

  此次,神舟十二号载人飞船选择了位于巴丹吉林沙漠的东风着陆场降落,且不设立备份着陆场。更加复杂的地形地貌、首次执行航天员搜救任务、时间紧难点多……

  着陆场区指挥部把几万平方公里的搜索区域划分为若干网格,形成网格化搜索救援力量,并预设了六大类32项极端情况,准备了7种搜救战法,构建了200多种应急预案。

  可靠谨慎的搜救方案——

  据载人航天工程着陆场系统副总设计师卞韩城介绍,着陆场系统组建了1支直升机搜救分队、1支搭载伞降队员的固定翼飞机搜救分队、1支地面搜救分队(分成3个小组),着陆区以外周边3旗3县1市地方政府准备了近20支搜救预备队。

  着陆场系统围绕“天上怎么飞、地面怎么控、我们怎么搜”开展搜救方案设计,提出了“跟踪测量立体连续、落点预报快速准确、搜索救援舱落人到”的任务目标。

  具体来看,动用多套统一测控、雷达、光学等设备,构建了近3000公里长的再入走廊跟踪测量链;依托直升机、固定翼飞机、全地形车等,吸收搜救、医学、航天器研制专家组建专业搜救力量,构建了专业力量为主,应急力量支援的航天搜救力量体系;以通信卫星、无线宽带网络等为主要技术手段,构建了搜救信息推送系统。

  周密丰富的应急预案——

  着陆场围绕可能应对的多种返回模式,针对可能出现的异常情况,准备了很多种解决方式和应急预案。

  比如,直升机上加装大功率探照灯,具备夜间搜索的能力。同时,研制了能在沙漠、盐碱地快速铺设的临时停机坪,为直升机降落创造条件。还组建了水域救援队,具备水面、水下搜索和救援能力等。

  精益求精的推演演练——

  “要想实战打得赢,训练谁也跑不了!”这是酒泉卫星发射中心搜救分队队员在训练场上经常能听到的一句话。直升机上,索降队员从天而降;模拟阵地上,通信系统应急排故紧张上演;多种地域训练场上,无人机在上空盘旋“猎取”目标……搜救分队驻训场上处处呈现着忙碌的训练场景。

  据统计,备战神舟十二号飞船发射段应急搜救任务期间,总共组织了9次动用直升机的搜救训练。返回段任务准备过程中,组织了2次直升机分队空中通信联调、2次空地协同搜救训练、4次全系统全流程综合演练。

  生命至上的安全保障——

  “优先营救航天员、确保人员安全”是执行载人飞船回收着陆的一项基本原则。为了保证航天员平稳出舱,顺利回家,各方也做了大量细致的准备。

  据载人航天工程航天员系统总体副主任设计师许文龙介绍,返回舱着陆后,医监医保医生将首先进入舱内,对航天员身体状况做出判断,协助他们出舱,谨防二次损伤,并全程陪护航天员返回北京航天城。除了专业救护团队,还建设了相关医监医保医疗救护平台,设计了舱内、舱旁、载体内医监医保流程,演练了舱内防航天员跌落方案,训练了舱外搬运航天员动作,准备了大风和沙尘环境救援保护措施等。



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