9月17日，神舟十二號(hào)載人飛船搭載聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員返回地球，平穩(wěn)降落在東風(fēng)著陸場(chǎng)。作為神舟載人飛船執(zhí)行的第七次載人飛行，此次太空載人返回的一些關(guān)鍵“神操作”，助力本次飛行取得成功。
返前“熱身” 首次驗(yàn)證徑向交會(huì)
當(dāng)3名航天員關(guān)好核心艙艙門(mén)，進(jìn)入神舟十二號(hào)載人飛船后，飛船開(kāi)始與空間站天和核心艙分離，并在返回前開(kāi)始“熱身”動(dòng)作。
從前向?qū)涌诜蛛x后，飛船沿著設(shè)計(jì)好的弧線(xiàn)繞飛至后向?qū)涌冢宰魍Ａ粼俅卫@飛至徑向?qū)涌?，成功?yàn)證了徑向交會(huì)技術(shù)，為后續(xù)載人飛行任務(wù)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院神舟十二號(hào)載人飛船系統(tǒng)總體主管設(shè)計(jì)師彭華康介紹，這次“熱身”是飛船通過(guò)自動(dòng)測(cè)量與空間站的相對(duì)位置、相對(duì)姿態(tài)和角度，進(jìn)行自主判斷和飛行。
歸家“軌道”設(shè)計(jì)“步步精心”
以往載人飛船返回都是降落在內(nèi)蒙古四子王旗的草原上，而此次神舟十二號(hào)載人飛船選擇了位于巴丹吉林沙漠的東風(fēng)著陸場(chǎng)。
據(jù)神舟十二號(hào)載人飛船總體飛控負(fù)責(zé)人楊海峰介紹，返回艙必須以固定的再入角進(jìn)入大氣，如果再入角太大就會(huì)導(dǎo)致返回艙外部溫度過(guò)高，再入角太小又會(huì)直接飛出大氣層?？梢哉f(shuō)，這條回家之路必須“步步精心”。
因此，飛船軌道設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)了返回軌道方案，加入了預(yù)測(cè)校正制導(dǎo)方法來(lái)幫助返回艙在再入過(guò)程中根據(jù)實(shí)時(shí)位置、氣動(dòng)參數(shù)、瞄準(zhǔn)點(diǎn)偏差等來(lái)自主計(jì)算并維持再入軌跡，以適應(yīng)落點(diǎn)的變化以及軌道變化范圍大的特點(diǎn)，保證返回的“軌道”絲毫不差。
返回“姿勢(shì)”安全舒適
返回艙是上窄下寬的鐘形設(shè)計(jì)，在推進(jìn)艙和返回艙分離以后，返回艙會(huì)利用自身裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，變成大底朝前的飛行狀態(tài)。這樣一來(lái)，返回艙在穿越大氣層時(shí)產(chǎn)生一定的升力，因而能夠?qū)︼w行軌跡進(jìn)行一定控制，從而保證落點(diǎn)準(zhǔn)確度較高，對(duì)航天員的過(guò)載沖擊也比較小。
不僅返回艙要采用舒適的返回姿勢(shì)，航天員也要以幾乎與大底平行的角度在座椅中“平躺”，選擇這樣的姿勢(shì)返回，是為了更好緩解飛船減速過(guò)程中形成的沖擊，從而給自己帶來(lái)更多保護(hù)。
“防熱外套”筑起生命保護(hù)“防火墻”
返回艙從太空軌道進(jìn)入大氣層后，會(huì)以每秒數(shù)千米的速度與大氣層發(fā)生摩擦，形成上千攝氏度的高溫，像一個(gè)熊熊燃燒的火球沖向地面。為了保證返回艙內(nèi)部始終保持合適的溫度，中國(guó)航天科技集團(tuán)五院結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)持續(xù)攻關(guān)，為載人飛船返回艙研制出了特殊的防熱材料。
神舟十二號(hào)載人飛船機(jī)械總體主任設(shè)計(jì)師劉曉震將之生動(dòng)地稱(chēng)為“防熱外套”，通過(guò)表面耐燒蝕材料在溶化、蒸發(fā)和分解時(shí)帶走大量熱能，阻隔高溫進(jìn)入艙內(nèi)，保證艙內(nèi)空氣溫度維持在20攝氏度左右，雖然只有薄薄一層，但卻是保護(hù)航天員生命名副其實(shí)的“防火墻”。
防振“組合拳”保著陸
返回艙的著陸過(guò)程對(duì)保障航天員的生命安全是個(gè)不小的挑戰(zhàn)，艙體距地面10公里左右時(shí)，飛船的速度已經(jīng)降到每秒330米以下，這時(shí)返回艙上的靜壓高度控制器通過(guò)測(cè)量大氣壓力自動(dòng)判定所處高度并開(kāi)傘減速，將返回艙速度逐步降到每秒7米左右。
然而，如果以這樣的速度直接撞擊地面，還是無(wú)法保障航天員的絕對(duì)安全。為此，載人飛船研制隊(duì)伍設(shè)計(jì)了一套“組合拳”，讓返回艙在距離地面一米時(shí)進(jìn)行懸空急停，通過(guò)返回艙反推發(fā)動(dòng)機(jī)的反向發(fā)力進(jìn)一步減緩降落速度，同時(shí)通過(guò)返回艙底部吸能外殼、減振材料和座椅緩沖機(jī)構(gòu)組成的減振系統(tǒng)來(lái)吸收能量，保證航天員安全著陸。(馬帥莎 郭超凱)
