2022年4月16日09時(shí)56分，神舟十三號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)預(yù)定區(qū)域安全著陸，11時(shí)05分，航天員翟志剛、王亞平、葉光富全部安全出艙，感覺(jué)非常良好！飛行乘組在空間站組合體工作生活了183天，創(chuàng)下了中國(guó)航天員連續(xù)在軌飛行時(shí)長(zhǎng)新紀(jì)錄！神舟十三號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功！神舟十三號(hào)載人飛行任務(wù)的圓滿成功，標(biāo)志著空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段任務(wù)圓滿完成，中國(guó)空間站即將進(jìn)入建造階段。
此次任務(wù)中，中國(guó)航天科工自主研制生產(chǎn)的多項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)品為神舟十三號(hào)航天員乘組順利返回提供了全程保障。
“剛?cè)岵?jì)”護(hù)神舟
自1999年以來(lái)，每一次神舟飛船執(zhí)行任務(wù)，從未缺少中國(guó)航天科工三院111廠研制的連接分離機(jī)構(gòu)的陪伴，它猶如飛船收放自如的臂膀，在飛行器從起飛、入軌、對(duì)接和返回過(guò)程中，有力連接、及時(shí)分離各個(gè)艙段，“剛?cè)岵?jì)”護(hù)佑神舟平安。
“升空時(shí)連接要堅(jiān)強(qiáng)有力，分開(kāi)時(shí)要干凈利落”，這是連接分離機(jī)構(gòu)的顯著特點(diǎn)，更事關(guān)任務(wù)成敗。連接分離機(jī)構(gòu)主要包括火工鎖和彈簧分離推桿，它們?cè)谏裰埏w船上，如“臂膀”一樣連接著三個(gè)艙段，主要位于飛船軌道艙和返回艙之間、返回艙和推進(jìn)艙之間、返回艙防熱大底和艙體之間。
在飛船發(fā)射階段，“堅(jiān)強(qiáng)有力”是對(duì)飛行器連接分離機(jī)構(gòu)的首要要求。從飛船發(fā)射階段到實(shí)施交會(huì)對(duì)接過(guò)程中，連接機(jī)構(gòu)就開(kāi)啟了“剛性模式”，克服空中氣流等外力因素的影響，避免出現(xiàn)任何松動(dòng)引起飛船在空中解體的現(xiàn)象，保障了飛船各艙段安全有效連接。
在飛船返回的過(guò)程中，各個(gè)艙段之間的連接分離機(jī)構(gòu)必須確保精準(zhǔn)無(wú)誤的工作。首先，軌道艙的火工鎖及時(shí)打開(kāi)，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)間要及時(shí)推掉推進(jìn)艙，讓返回艙飛向著陸場(chǎng)；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圓滿結(jié)束使命，需要由拋底火工鎖執(zhí)行拋底任務(wù)，進(jìn)而確保返回艙安全著陸。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。
雷達(dá)“標(biāo)尺”護(hù)航平穩(wěn)飛行
在神舟十三號(hào)載人飛行任務(wù)中，由中國(guó)航天科工二院23所研制的兩部測(cè)量雷達(dá)全程保障，從神舟十三號(hào)返回器進(jìn)入大氣層就開(kāi)始進(jìn)行跟蹤測(cè)量，如同一把“標(biāo)尺”測(cè)量實(shí)時(shí)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)提供指控中心，并為前方搜救提供有效目標(biāo)落點(diǎn)數(shù)據(jù)，護(hù)航返回器平安落地。
兩部雷達(dá)主要用于完成各類返回器的跟蹤測(cè)量任務(wù)，一部測(cè)量雷達(dá)的核心任務(wù)是承擔(dān)返回器在黑障區(qū)內(nèi)的跟蹤測(cè)量，另一部測(cè)量雷達(dá)的核心任務(wù)是進(jìn)行返回器在開(kāi)傘至落地過(guò)程的跟蹤測(cè)量。
返回器進(jìn)入大氣層時(shí)，與其周圍空氣激烈摩擦，會(huì)形成一個(gè)高溫高壓的電離氣體層，這個(gè)氣體層像劍鞘一樣包裹在返回器表面，隔絕返回器與地面測(cè)控站之間的通信聯(lián)絡(luò)，形成一個(gè)黑障區(qū)。這種危險(xiǎn)的現(xiàn)象，會(huì)使返回器偏離預(yù)定的著陸區(qū)域，延誤對(duì)返回器的及時(shí)搜索和救援，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及飛行安全，甚至可能危及航天員的生命。
為解決黑障區(qū)的跟蹤測(cè)量問(wèn)題，23所自主研制了一部相控陣體制的測(cè)量雷達(dá)。該雷達(dá)吸收了曾十一次成功保障神舟飛船返回的回收一號(hào)雷達(dá)的任務(wù)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在任務(wù)保障預(yù)案、保障準(zhǔn)備等方面有扎實(shí)的基礎(chǔ)儲(chǔ)備。
回收任務(wù)前，保障隊(duì)員通過(guò)仔細(xì)分析引導(dǎo)數(shù)據(jù)，與用戶進(jìn)行充分溝通，并配合用戶針對(duì)返回任務(wù)中黑障區(qū)的跟蹤測(cè)量做好充分的預(yù)案，著重針對(duì)黑障區(qū)內(nèi)返回器對(duì)雷達(dá)存在隱身現(xiàn)象做好充分準(zhǔn)備，為返回器回家之途保駕護(hù)航。
另一部雷達(dá)是回收任務(wù)最末端的跟蹤測(cè)量雷達(dá)，它從返回器開(kāi)傘后開(kāi)始對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。
返回器進(jìn)入返回軌道末端，利用著陸系統(tǒng)或滑翔飛行使返回艙軟著陸的航行軌道，稱為著陸段。在此階段，降落傘對(duì)返回器的著陸安全有重要作用，但降落傘受風(fēng)的影響比較大，這一階段一般雷達(dá)無(wú)法精確測(cè)量，而光學(xué)設(shè)備受天氣、光線影響，無(wú)法開(kāi)展全天時(shí)全天候的探測(cè)。
該雷達(dá)通過(guò)無(wú)源定位體制實(shí)現(xiàn)對(duì)返回器從開(kāi)傘后至落地階段的高精度定位，全天時(shí)全天候工作且無(wú)人值守，為落點(diǎn)預(yù)報(bào)和返回器搜救提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，站好回收任務(wù)的最后一班崗。
智慧“剎車”提供精度保障
在神舟十三號(hào)飛船返回著陸的最后幾米，位于返回艙底部的“伽馬剎車指令員”正沉著地測(cè)算著返回艙的速度和距地面高度信息。在飛船返回艙降落至預(yù)定高度時(shí)，準(zhǔn)確發(fā)出了反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火指令，使返回艙在反推力的作用下平穩(wěn)著陸，保障航天員安全舒適回家。
由中國(guó)航天科工三院35所研制的“伽馬剎車指令員”是飛船的關(guān)鍵設(shè)備，已先后服役于神舟八號(hào)至神舟十二號(hào)飛船，確保了歷次任務(wù)成功。
伽馬射線的探測(cè)體制賦予它穿透地表植被的能力，能精確測(cè)量返回艙底部距離地表的高度，精度達(dá)厘米級(jí)。通過(guò)向地表發(fā)射伽馬射線、快速捕獲反射回的射線，在指令員的“大腦”中進(jìn)行精確計(jì)算，實(shí)時(shí)提取出高度和速度信息，在最佳時(shí)機(jī)發(fā)出反推點(diǎn)火指令，實(shí)現(xiàn)“高速度下高點(diǎn)火高度，低速度下低點(diǎn)火高度”的最優(yōu)點(diǎn)火律，最大限度發(fā)揮反推發(fā)動(dòng)機(jī)的緩沖性能。
“與行車原理一致，不同的速度、不同的剎車距離，都影響著乘坐者的感覺(jué)體驗(yàn)。”技術(shù)負(fù)責(zé)人王征介紹到。
為了給航天員提供最優(yōu)的著陸體驗(yàn)，在速度自適應(yīng)匹配高度控制方面，研制團(tuán)隊(duì)做了充分仿真與試驗(yàn)，對(duì)歷次飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析、再確認(rèn)，量身定制調(diào)校數(shù)據(jù)，確保核心控制精準(zhǔn)到位，讓航天員乘組放心使用。
搜救“密網(wǎng)”護(hù)佑平安歸家
由中國(guó)航天科工二院706所自主研制的搜救信息系統(tǒng)全程參與神舟十三號(hào)載人飛行任務(wù)，為護(hù)佑航天員平安歸家編織了一幅嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃丫取懊芫W(wǎng)”。
“快速返回方案”是之前從未嘗試過(guò)的飛船返回技術(shù)。包括神舟十二號(hào)在內(nèi)的我國(guó)所有的載人飛船在返回的時(shí)候，都需要在載人飛船和空間站艙段分離后圍繞空間站進(jìn)行繞飛，有時(shí)還會(huì)進(jìn)行對(duì)接驗(yàn)證，然后伺機(jī)轉(zhuǎn)入返回軌道，返回艙軌道艙脫離，返回艙返回地面，這一過(guò)程需要多次調(diào)整姿態(tài)和減速動(dòng)作，耗費(fèi)的時(shí)間通常要一天，而飛船快速返回的方式將節(jié)省多個(gè)環(huán)節(jié)，和神舟十三號(hào)飛船剛使用的快速對(duì)接技術(shù)類似，只需要幾個(gè)小時(shí)就可以完成返回。
搜救信息系統(tǒng)具備搜救任務(wù)籌劃、搜救指揮調(diào)度和搜救態(tài)勢(shì)展示等功能，通過(guò)引進(jìn)多源信號(hào)對(duì)航天器、回收?qǐng)稣?、搜救力量等進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，為航天員搜救任務(wù)全程的情況掌握與指揮調(diào)度提供服務(wù)，是空間站任務(wù)實(shí)現(xiàn)航天員救援保障關(guān)鍵系統(tǒng)，對(duì)空間站建設(shè)與運(yùn)營(yíng)具有重要支撐作用。
此外，在此次飛行任務(wù)中，二院203所研制的一系列優(yōu)質(zhì)晶體元器件，利用穩(wěn)定的石英晶體的壓電效應(yīng)和頻率特性，在太空惡劣的環(huán)境中保持穩(wěn)定跳動(dòng)，并產(chǎn)生準(zhǔn)確平穩(wěn)的頻率信號(hào)，成為地面指揮人員監(jiān)測(cè)和衡量飛行狀態(tài)的重要參考指標(biāo)，為確保航天員安全返回地球起到重要作用。二院25所自主研制的交會(huì)對(duì)接微波雷達(dá)也在此次任務(wù)中再次開(kāi)機(jī)，精確輸出神舟十三號(hào)載人飛船與空間站核心艙相對(duì)距離、速度和角度等位置信息，保駕神舟十三號(hào)載人飛船的順利返回。
