国产“硬核”装备护航神十三回家

科技日报记者付毅飞实习记者都芃

2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场预定区域安全着陆，“太空出差”三人组状态良好，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功。而除了“太空出差”三人组，在此次神十三载人飞行任务中，还有不少国产“硬核”装备，全程护航神舟十三号飞船，为此次载人飞行任务圆满成功发挥了不可或缺的重要作用。

“刚柔并济”护神舟

自1999年以来，每一次神舟飞船执行任务，从未缺少中国航天科工三院111厂研制的连接分离机构的陪伴。它犹如飞船收放自如的臂膀，在飞行器起飞、入轨、对接和返回的各个阶段，有力连接、及时分离各个舱段，“刚柔并济”护佑神舟安全。

升空时要连接有力，分开时要干净利落。这是连接分离机构的显著特点。连接分离机构主要包括火工锁和弹簧分离推杆，通常位于飞船轨道舱和返回舱之间、返回舱和推进舱之间、返回舱防热大底和舱体之间，犹如“臂膀”一般连接着三个舱段。

在飞船发射阶段，“坚强有力”是对飞行器连接分离机构的首要要求。从飞船发射阶段到实施交会对接过程中，连接机构需要开启“刚性模式”，克服空中气流等外力因素的影响，避免出现任何松动从而引起飞船在空中解体。有力保障了飞船各舱段的安全有效连接。

在飞船返回过程中，各个舱段之间的连接分离机构同样要确保精准无误地工作。如在轨返分离阶段，轨道舱的火工锁需及时打开，使推进舱和返回舱组合体与其分离。而当推进舱助推返回舱重返大气层时，推进舱则要及时与返回舱分离，让返回舱独自踏上回家之路。而当返回舱接近着陆场时，舱底端用于防御吸收大气摩擦热量的防热大底已结束使命，也需要由抛底火工锁执行抛底任务，进而确保返回舱安全着陆。这一动作关系到防热大底能否按时抛掉，是返回时保障航天员生命安全的重要程序。

雷达“标尺”保平安

在神舟十三号载人飞行任务中，由中国航天科工二院23所研制的两部测量雷达全程保障，从神舟十三号返回舱进入大气层开始，其就如同一把“标尺”对飞船进行着全程跟踪测量，并将数据提供给指控中心，为前方搜救提供有效目标落点数据。

这两部雷达分工不同，各有所长。其中一部测量雷达的核心任务是承担返回舱在黑障区内的跟踪测量。返回舱进入大气层时，其与周围空气产生剧烈摩擦，会形成一个高温高压的电离气体层，这个气体层像剑鞘一样包裹在返回舱表面，隔绝返回舱与地面测控站之间的通信联络，形成一个黑障区。这种危险现象，会使返回舱偏离预定着陆区域，从而延误对返回舱的快速搜索和救援，严重时还会危及飞行安全。为解决这一黑障区的跟踪测量问题，我国自主研制出了相控阵体制测量雷达。该雷达吸收了此前曾十一次保障神舟飞船返回的回收一号雷达的任务经验，并在此基础上优化了产品设计，在任务保障预案、保障准备等方面进行了扎实的基础储备，着重针对黑障区内返回舱的隐身现象做好了有针对性的预案，为返回舱回家之途保驾护航。

另一部雷达则是回收任务最末端的跟踪测量雷达，它要对返回舱从开伞至落地的全过程进行跟踪测量。当返回舱进入返回轨道末端时，会利用着陆系统或滑翔飞行使返回舱进行软着陆。在此阶段，降落伞受风力作用较大，一般雷达无法精确测量，对返回舱的着陆安全有重要影响。而光学设备也受天气、光线影响，无法开展全天时全天候探测。为此，我国自主研制的跟踪测量雷达通过无源定位体制实现了对返回舱从开伞至落地阶段的高精度定位，能够做到全天时全天候、无人值守化工作，为落点预报和返回舱搜救提供了及时准确的数据信息，站好了回收任务的关键一班岗。

智慧“刹车”更舒适

在神舟十三号飞船返回着陆的最后几米，位于返回舱底部的“伽马刹车指令员”正沉着地测算着返回舱的速度和距地面高度信息。并在飞船返回舱降落至预定高度时，准确发出反推发动机点火指令，使返回舱在反推力作用下平稳着陆，保障航天员安全舒适回家。

由中国航天科工三院35所研制的“伽马刹车指令员”已先后服役于神舟八号至神舟十二号飞船，在历次任务中发挥着关键作用。

伽马射线的探测体制赋予了它穿透地表植被的能力。通过向地表发射伽马射线、快速捕获反射回的射线，并迅速通过“指令员”进行精确计算，“伽马刹车指令员”能够精确测量返回舱底部距离地表的高度信息，精度达厘米级。有了这一关键信息，“指令员”便可进一步在最佳时机发出反推点火指令，实现“高速度下高点火高度，低速度下低点火高度”的最优点火律，最大限度发挥反推发动机的缓冲性能。

“与开车原理一致，不同的速度、不同的刹车距离，都影响着乘坐者的感觉体验。”技术负责人王征介绍道。为了给航天员提供最优的着陆体验，在速度自适应匹配高度控制方面，研制团队对历次飞行数据进行反复分析、确认，并开展了大量仿真模拟与试验，量身定制出了调校数据，从而确保核心控制精准到位，让航天员乘组放心回家。

关键词：