護航“神十三”回家
今天(4月16日),神舟十三號載人飛船順利返回地面,在太空出差半年的三人組翟志剛、王亞平和葉光富回家了。半年的時間,創下了中國航太員單次在太空駐留的新紀錄,也是對整個載人航太系統的最強實戰考驗。在經歷了兩個乘組的飛行後,中國空間站圓滿完成了建造的關鍵技術驗證階段,即將進入正式的建造階段,整個載人航太系統也逐漸完成了從原本的單次任務模式到長期任務模式的轉換。
4月16日上午10時左右,神舟十三號載人飛船順利返回東風著陸場。太空出差半年後,航太員翟志剛、王亞平和葉光富再次回到了祖國的懷抱。
在天地各系統的合作努力下,此次神舟十三號飛船返回,是中國航太員到太空出差後坐飛船回家最快的一次。航太員在今天淩晨搭乘神舟飛船離開核心艙組合體後,10點左右就回到了地球。
航太科技集團五院神舟十三號載人飛船飛控技術組組長楊海峰說:“返回段以前都是一天左右,24小時,或者多一點,比如說神十二當時因為做了繞飛實驗,從分離到落地大概是28小時左右,坐在小空間裏面確實很難受。所以這次神十三在軌飛行期間我們進行了論證,提出這次快速返回,從分開到落地總共是9小時左右。”
神舟飛船返回提速,是中國載人航太進入空間站任務階段後對航太員往返提出的新要求,也是整個空間站任務常態化的縮影。在今後十多年的時間裏,地面飛行控制系統如何實現更高效的飛船控制、航太員支援系統如何為航太員在軌的每分每秒保駕護航、測控系統如何緊緊追隨飛船的軌跡,地面搜救分隊能否時刻待命迎接航太員的返回,都關係到空間站能否正常運作。
4月16日淩晨0時44分,神舟十三號飛船與核心艙組合體分離,正式開始返回之旅。此時,地面飛行控制人員要密切關注各個飛行器的一切數據。這樣的堅守從去年4月29日天和核心艙升空後就開始了,航太器的平穩飛行,是完成一切任務最基本的前提。
在這些常年值班的航太工作者中,許多人都身兼數職,既要保障航太器的正常飛行,又要準備後續飛船的發射、返回,還要投入新的飛船設計。面對接下來長達10年左右的任務,神舟飛船的飛行控制工作在神舟十三號飛行期間得到了優化。
楊海峰說:“我們嘗試選了3000個左右的關鍵參數交給專門的自動判讀軟體進行判讀,如果有一些關鍵的事件,比如說航太員要出艙了,或者是要太空授課了,我們要參與,其他時間我們24小時待命。有報警資訊的話,會第一時間通知我們,我們去處理報警資訊。”
飛行控制流程的高效運作,為神舟十三號飛行乘組順利完成各項任務提供了堅實的基礎。
2021年11月7日,翟志剛、王亞平順利完成神舟十三號航太員乘組第一次出艙;2021年12月9日,神舟十三號航太員乘組在中國空間站完成第一次太空授課; 2021年12月27日,翟志剛、葉光富完成神舟十三號航太員乘組第二次出艙;2022年1月6日,空間站機械臂轉位貨運飛船試驗取得圓滿成功;2022年1月8日,神舟十三號航太員乘組完成第一次遙操作交會對接試驗;2022年3月23日,神舟十三號航太員乘組完成中國空間站第二次太空授課。
4月16日上午9點30分,神舟十三號飛船推進艙和返回艙分離,飛船開始進入最後的滑行階段,隨著返回速度不斷加快,航太員的身體也在經歷最後的大考。此時,在地面的支援大廳裏,航太員中心的專家也一直在實時關注他們的身體情況。
中國航太員中心飛控試驗隊總調度陳軍偉說:“曙光醫生會在返程的全過程中監測航太員的心率、體溫,包括呼吸這三大主要的核心生理指標,然後提供必要的幫助。”
在6個月的駐留期間,地面支援人員一週7天,每天24小時線上,關注航太員們的一舉一動,從生活到工作,隨時提供相應的支援和保障。經歷兩個乘組的駐留後,以曙光崗為代表的航太員中心飛控試驗隊,已經成為航太員長期在軌生活強大的後盾,也是順利完成任務的最佳後援。
中國航太員中心載人飛船環控生保主任設計師吳濱說:“我們今後的目標是一方面提高設備工作的可靠性,一方面延長在軌停靠期間設備壽命,保障航太員在軌有一個舒適的生活環境。”
4月16日9時18分,神舟十三號飛船返回第一次落點預報;4月16日9時34分,神舟十三號飛船返回第二次落點預報。入大氣層後不久,神舟十三號就要迎來返回過程中最緊要的時刻——黑障區。進入黑障區後飛船與地面的無線電通信完全中斷,只能依靠自動程式飛行,因此返回前最後狀態的確認就非常重要。
和田活動測控點是此次神舟十三號飛船返回過程中追蹤飛船進入黑障區的最後一個站點。從1999年神舟一號飛船任務開始,他們就在這片沙漠戈壁中服務返回的航太飛船。
西安衛星測控中心和田活動測控分隊隊長胡凱說:“我們要給他們進入黑障保駕護航,把數據發送到北京飛控中心,為北京中心提供更精準的落點預報。另一個方面就是進行應急發令,確保它進入黑障安全。”
新疆大漠,遠離人煙,是空間站任務測控的絕佳位置,但特殊的氣候條件也會給任務帶來一些干擾。
以往的載人航太任務,歷次飛行之間間隔時間不定,和田活動測控點之前是一支車輪上的隊伍,每到飛船返回之前轉移到指定位置展開短期工作。進入空間站階段後,這個臨時站點進入了固定狀態,除了負責飛船返回的測控工作,也接手了一部分日常測控的任務。全隊60多人在茫茫沙漠邊駐紮了下來,為空間站和航太員在太空的日常任務保駕護航。
神舟十三號飛船進入黑障區前,北京航太飛行控制中心發出了第二次落點預報,這是他們根據各個站的測控數據,結合飛船返回程式得出的結果。進入空間站階段後、航太員返回時,都會有落點預報。
航太科技集團五院、載人飛船系統副總設計師胡軍說:“船上是一套自主的導航系統,在整個飛行過程中,實時預報落點。我們靠北斗導航、星敏感器和慣性測量單元這些組合導航,再加上比較強大的預測制導能力的話,我們才能搞得比較準。”
落點的精準控制是飛船制導導航控制分系統和包括降落傘在內的回收著陸分系統共同努力的結果。
在神舟十三號飛船著陸前,雄鷹和猛士代表的返回著陸場空中和地面搜救分隊,早在淩晨就已經從駐地出發,奔赴飛船預定著陸區域。
搜救分隊要在神舟飛船返回艙著陸的同時,到達著陸點,不僅需要精準的導航,更需要在沙漠、戈壁、山地等不同地形間具備快速移動的能力。為了能準時準點接到出差回家的航太員,在日常訓練中,橫穿沙漠、快速行動、準時到達指定地點,是搜救分隊經常要訓練的項目。
4月16日9時56分,神舟十三號飛船著陸在東風著陸場預定區域。返回艙著陸後,接航太員回家只剩下最後一個關鍵動作——開艙門。此次開艙門的蘇黎明已經是搜救分隊的第三名開艙手,為了在返回艙落地後儘快讓航太員出艙,他向前輩學習,與同事比拼,用獨家妙招訓練開艙門的手感。
酒泉衛星發射中心搜救分隊現場處置隊員兼開艙手蘇黎明說:“最難的是返回艙內外氣壓的平衡,我們平常訓練會用高壓鍋模擬氣壓平衡閥的平衡感覺,放氣閥只需要提起來,然後讓氣體緩慢排放出來就可以了。後來找到了車胎放氣的方法,拿一根小鐵釘,然後找自己發力的感覺,勻速放完,要找這種感覺。”
為了應對常態化的地面搜救任務,蘇黎明和隊裏的許多隊員都是一專多能,艱苦訓練就是為了航太員返回的這一刻。
神舟十三號載人飛船返回後,中國空間站將進入建造階段,天舟四號貨運飛船發射在即,神舟十四號乘組隨後也將出發,在軌參與中國空間站問天、夢天實驗艙的建設,並將與神舟十五號航太員實現在軌交接。地面的這些工作人員也將繼續他們的守護。地面各系統多年精心、認真錘鍊的這張守護之網,將會更好地保障中國空間站未來十年乃至更久的飛行。
