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半岛聚焦 太空出差三人组要回来啦!

据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2021年9月16日8时56分,神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离。截至目前,神舟十二号航天员乘组已在空间站组合体工作生活了90天,刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。

在离开空间站组合体前,聂海胜、刘伯明、汤洪波向地面科技人员和关心支持航天事业的人们表达感谢。

虽然归心似箭,但是在回家之前,神舟十二号还要完成一项重要任务,就是进行飞船绕飞径向交会试验。预计将从10时40分开始,持续到下午1时30分左右,神舟十二号要从组合体上方绕到组合体的后面,再从组合体的下方往前飞,飞到节点舱下方19米保持点。完成这项任务后,神舟十二号才能开启返回模式。

对于已经在太空里生活了三个月的三名航天员来说,他们一定也很想家,很期待和家人团圆。当然,在太空里不能说走就走,好比在地面上出门旅行前,除了收拾物品,还要关好门窗、检查水电、归置物品。太空事情就更多了,除了收拾行李,首先要把这个太空之家拾掇干净,为下一批航天员的到来做好准备。

神舟十二号飞船与空间站天和核心舱分离之后,并不是直接返回地球,而是先承担一项特殊的任务,就是从空间站组合体的前向绕飞到核心舱下方,也就是径向,之后从下往上与核心舱进行首次“径向交会”试验。

在进行径向交会试验之前,神舟十二号首先要进行姿态调整,也就是从水平方向调整到垂直方向。

首先它要抬头,飞船要这么竖起来,要逐渐竖起来,因为咱们的对接机构和“天和”对接机构要对准,就是相当于一个俯仰90度,然后一个偏航180度调姿。

在姿态调整的过程中,神舟十二号也在逐步靠近核心舱径向对接口,到距离大约200米的位置,飞船将完成姿态调整,处于和核心舱垂直的方向。

这时候我们的这个人船的对接机构和“天和”的被动对接机构就对准了,再发指令之后就可以继续前进,前进到比如说19米,19米之后就开始撤退了。我们目前设计是保持大概是5分钟。

在完成径向交会试验之后,神舟十二号将撤离到距离核心舱下方200米的位置,之后将再次绕飞到核心舱前向,完成返回前的最后一项任务。

从径向200米保持点,绕到前向400米,这是一个功能。我们正常情况下不会走这个绕飞模式,但是应急情况下可以用,对应急功能也提前验证一下。

神舟十二号与核心舱进行的首次“径向交会”试验,相比于以往进行的与核心舱前向或后向的交会对接任务,难度都更大。这次交会试验,目的就是为了在神舟十二号返回地球前,验证径向交会的关键技术。因为未来将要发射的神舟十三号飞船,就将与核心舱径向对接口实现交会对接。

此前,我国在太空进行的航天器交会对接,都是在水平方向,此时两个航天器保持在一条直线上,因此只要控制好相对速度就可以实现交会对接。而此次径向交会,神舟十二号要从核心舱的下方向上进行交会,难度有很大的提升。

前向对接和后向对接在200米的保持点是一个稳定的保持点,也就是说飞船上的发动机不开机的情况下,它也是能够保持稳定的,但是径向就不一样。因为轨道的运动特性,飞船是不能稳定在那待着的,所以这时候它需要连续轨道控制。

在径向交会时,神舟十二号要不断调整姿态。如何能使飞船姿态保持稳定,并且还得与核心舱对接口对得准,是科研人员解决的一项难题。

飞船返回地面,要由飞船系统、航天员系统和着陆场系统等共同完成,技术较为复杂。此次“神舟十二号”航天员是首次从空间站返回地面,载人的返回舱首次在东风着陆场着陆,所以更有一些与以往不同的特点。

简单地说,飞船返回地面是飞船脱离原来的飞行轨道,沿一条下降的轨道再入地球大气层,通过与空气摩擦减速,安全降落到地面上的过程。“神舟”飞船的返回可分为以下四个阶段。

第一阶段是制动减速阶段。要使飞船返回地面,必须降低飞船的飞行速度,改变飞行方向,使其脱离原来的飞行轨道,进入下降飞行的轨道。

具体过程为,首先是“神舟十二号”飞船与“天和”核心舱之间的对接机构进行解锁,使2个航天器脱开。然后启动推进系统,产生分离速度。同时启动2个航天器的姿控和轨控系统,保证飞船按预定要求撤离。

飞船在太空中运行最后一圈时,地面向飞船发出返回指令,飞船随即调整姿态,相对前进方向向左偏航(逆时针转)90°,变成横向飞行状态,这是第一次调整姿态;然后轨道舱与返回舱以1~2米/秒的相对速度分离;然后返回舱与推进舱组合体再向逆时针方向转90°,使推进舱朝前,这是第二次调整姿态;达到这种制动姿态后,飞船推进舱上的发动机点火工作,使飞船降低速度,进入到返回地球的轨道。

第二阶段是自由滑行阶段。返回舱与推进舱组合体离开原来的运行轨道后,就以无动力飞行状态自由下降。当返回舱与推进舱组合体高度降至距离地面140千米时,推进舱和返回舱分离,推进舱在进入大气层时烧毁,返回舱继续下降,并消除由于两舱分离时产生的返回舱姿态分离干扰,建立正确的再入姿态角(速度方向与当地水平面的夹角),准备再入大气层。这个角度必须精确地控制在一定的范围内,一般为1.5°至1.7°,因为如果返回舱的再入姿态角太大,返回舱在再入大气层时会由于速度太快,而使最大过载超标,航天员受不了,返回舱甚至会像流星一样在大气层中烧毁;如果再入姿态角太小,返回舱会从大气层边缘擦边而过,无法返回。

第三阶段是再入大气层阶段。返回舱在距离地面100千米时开始再入大气层。返回舱以7.9千米/秒的速度再入大气层时,会与大气产生剧烈摩擦,使返回舱变成了闪光的火球,周围产生的等离子气体层,屏蔽了电磁波,这时返回舱表面和大气层摩擦形成“黑障”,使返回舱暂时与地面失去联系,直到距离地球约40千米处时黑障消失,雅博体育app官网返回舱与地面的联系又恢复了。

在再入大气层的过程中,从再入大气层到20千米高度期间,返回舱通过对飞船侧倾角的变化来实现返回升力控制,使返回时的过载不大于4g(重力加速度单位),而且可以比较精确地返回到着陆场。

第四阶段是回收着陆阶段。在距地面约10千米时回收着陆系统开始工作。它先打开伞舱盖,然后依次拉开引导伞、减速伞、牵顶伞和主降落伞。其中减速伞可把返回舱的速度从200米/秒减至60~70米/秒,主降落伞可把返回舱的速度由70米/秒减至5~6米/秒。另外,返回舱降到一定高度(距地面约5.5千米)还要抛掉返回舱的防热大底,以便露出返回舱底部的反推发动机。在距地面1米左右时,4台反推发动机点火,使返回舱以大约3米/秒的速度软着陆,从而保证航天员着陆时的安全。

返回舱安全着陆后,其标位系统开始工作,指示自己所在位置,以使搜索救援系统及时发现目标。这次为了能快速而准确地找到返回舱,保证整个任务的成功和航天员的生命安全,航天五院510所新研制了国际救援示位标,它集定位信息获取、数据处理、编码调制发射于一体,具有高定位准确性,可实现紧急状态下救援的可靠性和实效性。

在返回舱再入大气层时,航天员是坐在“倒座”上,即航天员乘坐的座椅方向是与飞船的飞行方向相反的。这是因为返回舱在再入过程中一直处于“刹车”减速状态,采用“倒座”可以使航天员的头部和上身紧压在带有赋形坐垫的座椅靠背上,这样航天员便于承受较大的过载。

按计划,神舟十二号航天员乘组将于九月中旬返回东风着陆场。现阶段,我国一般采用“空中搜救航天员,地面处置返回舱”的搜救模式,那么空中搜救回收分队的准备情况怎么样呢?戳视频了解↓↓↓

航天员即将返回,机务人员正在对飞机进行机务保障,确保装备的安全可靠。执行这次任务的直升机组都来自陆军第81集团军某陆航旅,他们的经验非常丰富,曾经执行过10次神舟飞船的搜索回收。

在神舟一号到神舟十一号任务中,东风着陆场作为载人飞行任务备份着陆场,一直与四子王旗着陆场同步建设。随着我国载人空间工程不断深入发展,东风着陆场常态化应急待命的优势不断显现。

除了东风着陆场自身的天然优势,这里还有一支目前全国唯一的专业航天搜救力量,他们圆满完成了长征五号B新一代载人飞船试验船返回舱以及嫦娥五号搜索回收任务,但执行载人飞船返回舱搜索任务,他们还是第一次。

神舟十二号搜救回收地面分队指挥员牛永进说:因为东风着陆场有2万多平方公里,东风着陆场地形非常复杂,有沙漠、有戈壁、有盐碱地,还有草湖。我以前也参加过搜索回收任务,但航天员的搜索回收还是第一次,所以说我对此次任务非常非常期待。

为了达到“搜索救援舱落人到”的要求,搜救队员们付出了常人难以想象的努力,除了要具备过硬的沙漠驾驶技能,还需要掌握无人机操作、直升机索降等9大类,30余项技能。为应对水上降落的特殊情况,潜水训练也是他们的必修课。

截至目前,着陆场系统已经开展了4次全系统综合演练,一次大偏差着陆演练,30多次跟踪捕获、医监医保、医疗救护、安全保卫的专项训练。全面锤炼搜索队员空地协同联合搜救能力。

现场实拍“大训练大考核”,搜救分队提升综合搜救能力,大漠、狂沙,九月的戈壁滩太阳依旧炙热,搜救分队驻训场上处处呈现着忙碌的训练场景:直升机上,索绛队员从天而降;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……

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