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五院产品高质量护航神十八平安回家

时间:2024年11月05日 信息来源:本站原创 点击:474 字体:

2024年11月4日1时24分,神舟十八号飞船乘组三名航天员叶光富、李聪、李广苏从中国空间站成功返回地球,神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。在返回过程中,航天科技集团五院各分系统及产品密切配合、协同作战,高质量确保了飞船返回舱成功着陆,再次护航航天员平安回家。


控温“外衣”

热控系统是保障飞船设备正常运行,以及航天员太空生活冷暖舒适的重要系统。热控系统就像地面上的空调系统,通过合理组织航天器内部和外部的热交换过程,使飞船各部位的温度始终处于任务所要求的范围内。


神舟飞船返回地球时,可能处于太阳无法照射下的极低温度环境下,最低温度甚至低于-100℃,而当局部区域持续受到太阳辐照时,最高温度超过100℃,为飞船设备的正常工作和航天员的生活环境带来了严峻考验。


针对这一控温难题,五院团队设计并研制了一款神奇的控温“外衣”——低吸收-低发射型热控涂层,既能有效减弱太阳辐照导致的温度升高,又能有效阻隔飞船内部向外部深冷环境的辐射漏热,避免舱内温度的不断降低,保障神舟飞船在长期的极端高低温外部环境下,依然能够让舱内处于适宜的温度范围,使航天员们能够安全、舒适地返回地球家园。


神舟“舵手”

GNC(制导导航与控制)系统是神舟载人飞船的核心分系统,是驾驭飞船返回地球的“舵手”。


此次返回任务分为分离、制动、再入、减速、着陆缓冲五个阶段。分离阶段延续神舟十三号以来的“快速返回方案”,飞船在与空间站组合体分离后,飞船返回舱与轨道舱分离。在返回制动阶段,神舟十八号载人飞船延续了神舟十二号以来的制导方式,可以确保返回舱落点的高精度。同时,再入返回过程是自动的,GNC系统会全自动驾驶飞船返回地球。即使返回舱通过与地面信号中断的“黑障区”时,也不需要人工的干预,GNC系统可以控制舱上自带的发动机有序工作,将返回舱始终保持在一个正确的姿态,以升力控制的方式再入。


我国的飞船返回再入GNC技术经历了两代,第一代应用于从神舟一号到神舟十一号的11艘飞船上,从神舟十二号开始则采用了第二代返回再入控制技术,使整个返回过程实现高精度自主导航。


该技术此前已经在我国嫦娥五号试验飞行器、新一代载人飞船试验船、嫦娥五号等型号中得到了验证。从神舟十二号到神舟十八号,7艘神舟飞船连续的“落点精准”,也证明了该方法的科学性、稳定性、先进性和强适应性。


太空“天路”

在此次任务中,五院为我国空间站研制的升级版中继终端、天线网络和仪表控制器应用软件以及为天链中继卫星研制的全部有效载荷为三名航天员安全返回地球家园保驾护航。


在“回家”过程中,航天员与地面的联系以及航天员的身体健康情况都是地面的科研人员最为关注的事情。升级版中继终端在返回前的几天就正式开始工作,通过与天链中继卫星实现“太空握手”,搭建了信息传输的“太空通道”。


为进一步确保航天员的安全,提升飞船自主运行能力,飞船系统设计了在轨自主应急返回救生方案。一旦飞船与地面失去联系,飞船将启动自主应急返回系统,仪表控制器应用软件进行轨道预报,并通过“神经网络”计算落点的控制参数,寻找最佳落点,实现飞船在地面测控通信网之外自主应急返回。


天线网络是航天员与地面建立联系的重要信息通道,负责为通信信号、测控信号、定位信号、搜救信号建立独立的通路,保障其传输稳定、通畅,搭建神舟飞船返回舱与地面信号传输的重要通道和桥梁。


红白“伞花”

神舟十八号飞船乘组踏上返程之旅,红白大伞再次“绽放”,护佑航天员平安回家。


在距离地面10公里高度时,“回家”启动信号发出,伞舱盖快速弹出,顺势拉出引导伞,引导伞拉出减速伞。减速伞拉出后,先以收口状态工作一段时间,直到减速伞全部展开。


在距离地面8公里时,减速伞工作结束,随后拉出1200平米的主伞。主伞先以收口状态工作一段时间,再缓缓解除收口,直到完美绽放。通过这个阶段的“两级刹车”,返回舱高度从8公里降到6公里,速度也减到8米/秒左右,相当于普通人跑步的速度,进入稳定下降阶段。


最后一段“回家”路上,返回舱抛掉防热大底。在距离地面1米高度时,返回舱“踩了最后一脚刹车”,底部的4台反推发动机同时点火,把落地速度瞬间减到1-2米/秒,返回舱平稳着陆。


回顾全程,“空中刹车”使用了多级降落伞、降落伞收口、反推发动机等不同手段,保证了返回舱安全回收,更保证了航天员平安回家。


“明星产品”

神舟十八号飞船返回舱成功落地后,必须快速准确地找到返回舱,尽快迎接航天员出舱,五院研制的国际救援示位标和微波重力水平开关等产品在这其中发挥了重要作用。


国际救援示位标集定位信息获取、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。返回舱落地后,国际救援示位标会发射无线电信标信号。这种信标信号符合国际通用标准,能够被岸站遍布世界各地的全球海事卫星搜救系统所识别,确保搜救人员能够快速找到返回舱。


微波重力水平开关从神舟七号飞船开始,已成功应用于神舟系列飞船和探月工程等型号任务中。比起神舟系列飞船早期使用的单刀双掷汞开关,微波重力水平开关采用更为先进可靠的电控技术,可实现自动切换通信天线方向,安全性和可靠性大幅提高。


除了这些,在神舟十八号返回过程中,五院研制的结构机构分系统、数管分系统、总体电路分系统等分系统与产品等也发挥了重要作用,全程守护航天员安全“归家”。




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