着陸搜尋信標機、着陸反推發動機……這些“神器”護航天員回家

2023年10月31日8時11分,神舟十六號載人飛船返回艙在東風着陸場成功着陸。9時10分,神舟十六號航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮全部安全順利出艙,身體狀態良好,神舟十六號載人飛行任務取得圓滿成功。

澎湃新聞(www.thepaper.cn)從中國航天科技集團八院(以下簡稱“八院”)獲悉,八院804所研製的着陸搜尋信標機、806所研製的着陸反推發動機和811所研製的神舟十六號電源分系統等產品,以優異的技術性能爲飛船安全返回保駕護航。

飛船返回艙“開傘”。本文圖片 中國航天科技集團供圖

着陸現場

定位發送+電話接通

着陸搜尋信標機隸屬於載人航天返回艙搜救示位系統,是飛船與地面之間的通信設備之一。它像一枚“信號彈”,主要用於返回艙出黑障區後的搜尋和通訊。

飛船返回艙穿越“黑障區”,在這幾分鐘時間裡,返回艙艙體以超過7千米/秒的速度與大氣層摩擦、燃燒,被高溫環繞的返回艙儼然一隻“火球”。高溫產生的電離層,讓無線電信號被阻斷,返回艙被等離子鞘套“隱身衣”包裹,處於失聯狀態。

等離開黑障區後,着陸搜尋信標機立即啓動,向外發出信標信號,確保陸場搜救人員準確跟蹤返回艙,這也意味着三位航天員通過了考驗。

着陸搜尋信標機具備半雙工通信功能,不僅可以向外發送位置信息,還可以切換通話模式,通過信標機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”。產品雖小,但它在返回任務中不可或缺,一方面能使航天員與指揮部門溝通,另一方面可以和醫監醫保醫生通話,在飛船返回的關鍵階段發揮重要作用。

“最後一米”的穩穩託底

着陸反推發動機是神舟系列載人飛船上的重要設備,也是決定航天員能否安全回家的最後一棒。

從1993年開展論證工作到神舟十六號的順利返回,八院806所着陸反推發動機研製隊伍已經走過了30年,從反推發動機方案論證到技術完善,從項目立項再到批量生產,806所一次次交出高安全性、高可靠性產品,爲航天員安全回家鋪設“最後一米”路。

在返回艙距離地面1米時,安裝在返回艙底部的四臺着陸反推發動機必須在10毫秒內同時點火,還需保證在200毫秒內推力精準一致,若其中任何1臺着陸反推發動機工作異常,都會造成返回艙落地姿態異常,從而危及到艙內航天員的安全。

爲提高發動機點火工作同步性,研製團隊經過數百次反覆摸底試驗,不斷優化設計,對比多種發動機設計方案後,最終將着陸反推發動機內部藥柱被點燃時間控制到毫秒內,成功實現四臺發動機點火偏差達到毫秒級水平。

開艙現場

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、應急電源、返回着陸電源和火工品電源。飛船與空間站經過分離準備和分離撤離後,還要獨立飛行多圈,進入返回準備、返回再入和回收着陸階段。

其中,在返回再入期間,飛船的軌道艙、推進艙、返回艙三艙“忙着”分離,主電源、應急電源和返回着陸電源也在“忙着”併網供電。神舟飛船爲了確保各個任務階段能源的充足供給,也配置了艙段間的併網供電功能,此階段的併網供電可以確保返回過程的能量供給滿足高可靠、高安全需求。

推進艙與返回艙分離前,應急電源開始參與併網供電。返回過程中,火工品電源爲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、拋防熱大底等關鍵步驟順利實施。

飛船與空間站徑向分離後,繞飛過程中飛船姿態比較複雜,太陽帆板處於固定位置,光照條件較差。爲此,電源團隊和飛船總體聯合做了一系列的能量平衡分析和處置預案,通過主電源的能量平衡舉措,加上應急電源的備份措施,“雙保險”全面保證繞飛拍攝任務圓滿完成。

八院透露,神舟十六號在軌運行期間,經歷了6次來訪飛行器的對接和分離,次數爲神舟飛船“史上之最”。爲了降低對接與分離對太陽電池翼和驅動系統帶來的衝擊力,研製團隊對飛船的太陽電池翼驅動系統進行了升級,返回前的巡檢結果顯示,太陽電池翼和驅動系統狀態穩定,電源系統工作正常,爲航天員安全到家提供了充足能量。