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著陸搜尋信標(biāo)機(jī)、著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)……這些“神器”護(hù)航天員回家
2023年10月31日8時(shí)11分,神舟十六號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。9時(shí)10分,神舟十六號(hào)航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮全部安全順利出艙,身體狀態(tài)良好,神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
澎湃新聞(www.school126.cn)從中國(guó)航天科技集團(tuán)八院(以下簡(jiǎn)稱“八院”)獲悉,八院804所研制的著陸搜尋信標(biāo)機(jī)、806所研制的著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)和811所研制的神舟十六號(hào)電源分系統(tǒng)等產(chǎn)品,以優(yōu)異的技術(shù)性能為飛船安全返回保駕護(hù)航。
飛船返回艙“開(kāi)傘”。本文圖片 中國(guó)航天科技集團(tuán)供圖
著陸現(xiàn)場(chǎng)
定位發(fā)送+電話接通
著陸搜尋信標(biāo)機(jī)隸屬于載人航天返回艙搜救示位系統(tǒng),是飛船與地面之間的通信設(shè)備之一。它像一枚“信號(hào)彈”,主要用于返回艙出黑障區(qū)后的搜尋和通訊。
飛船返回艙穿越“黑障區(qū)”,在這幾分鐘時(shí)間里,返回艙艙體以超過(guò)7千米/秒的速度與大氣層摩擦、燃燒,被高溫環(huán)繞的返回艙儼然一只“火球”。高溫產(chǎn)生的電離層,讓無(wú)線電信號(hào)被阻斷,返回艙被等離子鞘套“隱身衣”包裹,處于失聯(lián)狀態(tài)。
等離開(kāi)黑障區(qū)后,著陸搜尋信標(biāo)機(jī)立即啟動(dòng),向外發(fā)出信標(biāo)信號(hào),確保陸場(chǎng)搜救人員準(zhǔn)確跟蹤返回艙,這也意味著三位航天員通過(guò)了考驗(yàn)。
著陸搜尋信標(biāo)機(jī)具備半雙工通信功能,不僅可以向外發(fā)送位置信息,還可以切換通話模式,通過(guò)信標(biāo)機(jī)與話音處理器的配合,確保航天員與地面搜尋人員“接通電話”。產(chǎn)品雖小,但它在返回任務(wù)中不可或缺,一方面能使航天員與指揮部門溝通,另一方面可以和醫(yī)監(jiān)醫(yī)保醫(yī)生通話,在飛船返回的關(guān)鍵階段發(fā)揮重要作用。
“最后一米”的穩(wěn)穩(wěn)托底
著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)是神舟系列載人飛船上的重要設(shè)備,也是決定航天員能否安全回家的最后一棒。
從1993年開(kāi)展論證工作到神舟十六號(hào)的順利返回,八院806所著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)研制隊(duì)伍已經(jīng)走過(guò)了30年,從反推發(fā)動(dòng)機(jī)方案論證到技術(shù)完善,從項(xiàng)目立項(xiàng)再到批量生產(chǎn),806所一次次交出高安全性、高可靠性產(chǎn)品,為航天員安全回家鋪設(shè)“最后一米”路。
在返回艙距離地面1米時(shí),安裝在返回艙底部的四臺(tái)著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)必須在10毫秒內(nèi)同時(shí)點(diǎn)火,還需保證在200毫秒內(nèi)推力精準(zhǔn)一致,若其中任何1臺(tái)著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常,都會(huì)造成返回艙落地姿態(tài)異常,從而危及到艙內(nèi)航天員的安全。
為提高發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作同步性,研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)百次反復(fù)摸底試驗(yàn),不斷優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)比多種發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案后,最終將著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部藥柱被點(diǎn)燃時(shí)間控制到毫秒內(nèi),成功實(shí)現(xiàn)四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火偏差達(dá)到毫秒級(jí)水平。

開(kāi)艙現(xiàn)場(chǎng)
往返“專車”的能量供給
神舟飛船是航天員的天地往返“專車”,其電源家族包括主電源、應(yīng)急電源、返回著陸電源和火工品電源。飛船與空間站經(jīng)過(guò)分離準(zhǔn)備和分離撤離后,還要獨(dú)立飛行多圈,進(jìn)入返回準(zhǔn)備、返回再入和回收著陸階段。
其中,在返回再入期間,飛船的軌道艙、推進(jìn)艙、返回艙三艙“忙著”分離,主電源、應(yīng)急電源和返回著陸電源也在“忙著”并網(wǎng)供電。神舟飛船為了確保各個(gè)任務(wù)階段能源的充足供給,也配置了艙段間的并網(wǎng)供電功能,此階段的并網(wǎng)供電可以確保返回過(guò)程的能量供給滿足高可靠、高安全需求。
推進(jìn)艙與返回艙分離前,應(yīng)急電源開(kāi)始參與并網(wǎng)供電。返回過(guò)程中,火工品電源為軌道艙和返回艙的火工品提供能量,助力三艙分離、彈傘艙蓋、拋防熱大底等關(guān)鍵步驟順利實(shí)施。
飛船與空間站徑向分離后,繞飛過(guò)程中飛船姿態(tài)比較復(fù)雜,太陽(yáng)帆板處于固定位置,光照條件較差。為此,電源團(tuán)隊(duì)和飛船總體聯(lián)合做了一系列的能量平衡分析和處置預(yù)案,通過(guò)主電源的能量平衡舉措,加上應(yīng)急電源的備份措施,“雙保險(xiǎn)”全面保證繞飛拍攝任務(wù)圓滿完成。
八院透露,神舟十六號(hào)在軌運(yùn)行期間,經(jīng)歷了6次來(lái)訪飛行器的對(duì)接和分離,次數(shù)為神舟飛船“史上之最”。為了降低對(duì)接與分離對(duì)太陽(yáng)電池翼和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)的沖擊力,研制團(tuán)隊(duì)對(duì)飛船的太陽(yáng)電池翼驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí),返回前的巡檢結(jié)果顯示,太陽(yáng)電池翼和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定,電源系統(tǒng)工作正常,為航天員安全到家提供了充足能量。





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