上海“航天神器”护航“神十六”
新民晚报 叶薇 通讯员 缪新培 刘佳凝 曹宇薇 王浩宇 2023-11-01 09:57:12
在“博士乘组”的回家之路上,上海航天承担了电源分系统、着陆反推发动机、着陆搜寻信标机等关键设备的研制工作,为神舟十六号乘组提供了一批“回家神器”。
筑牢“最后一米”回家路
着陆反推发动机是神舟系列载人飞船上的重要设备,也是决定航天员能否安全回家的最后一棒。自1994年加入载人航天工程研制队伍以来,中国航天科技集团有限公司第八研究院806所就一直致力于着陆反推发动机的研究,拥有坚实的技术基础和丰富的研制经验。
在返回舱距离地面1米时,安装在返回舱底部的四台着陆反推发动机,必须在10毫秒内同时点火,若其中任何1台着陆反推发动机工作异常,都会造成返回舱落地姿态异常,从而危及舱内航天员的安全。为提高发动机点火工作同步性,研制团队经过数百次反复摸底试验,不断优化设计,最终选用头部小、尾部大的伞盘式点火药盒,使点火能量分布更加均匀;选用压强指数小、尺寸可塑性高的多根自由装填药柱,使得发动机初始燃面恒定;选用体积小、性能优的多喷口喷管,使得堵盖打开性能一致。多措并举,将着陆反推发动机内部药柱被点燃时间控制到毫秒内,成功实现四台发动机点火偏差达到毫秒级水平。
供电无忧确保完美“拍照”
神舟飞船是航天员的天地往返“专车”,其电源家族由“四兄弟”组成:“老大”主电源、“老二”应急电源、“老三”返回着陆电源和“老四”火工品电源。“四兄弟”的家庭成员也是相当丰富,既有砷化镓太阳电池、镉镍蓄电池,又有锌银蓄电池,大伙既协同工作,又接力工作,忙得“不亦乐乎”,一切为了航天员安全返回。
神舟十六号飞船返回前,还将执行一次特殊的任务。飞船与空间站径向分离后,会在空间站径向对接停泊点先“停”下来,进行状态检查。有别于之前的神舟飞船撤离过程,待状态设置及确认后,神舟十六号需要执行一次绕飞任务,从径向停泊点绕飞至前向,再从前向绕飞至后向撤离。飞船经过空间站正上方时,航天员将通过舷窗,首次获取以地球为背景的空间站组合体全貌图像。
在这次特殊的任务中,电源的使命是保证飞船在绕飞过程中始终能提供源源不断的能量。中国航天科技集团八院神舟飞船电源分系统主任设计师钟丹华介绍,为保证拍摄视角,太阳帆板处于固定位置,光照条件较差。为此,电源团队和飞船总体联合做了一系列的能量平衡分析和处置预案,“通过主电源的能量平衡举措,加上应急电源的备份措施,‘双保险’全面保证绕飞拍摄任务的圆满完成。”
通信神器护航回家生命线
中国航天科技集团有限公司八院804所研制的着陆搜寻信标机在飞船返回任务中扮演着重要角色,是返回舱落地的关键。它像一枚“信号弹”,主要用于返回舱出黑障区后的搜寻和通信。
博士天团“返乡”交差的最后一程要穿越一个“黑障区”,在这几分钟时间里,返回舱舱体以超过7千米/秒的速度与大气层摩擦、燃烧,并且返回舱内出现很多噪声、震动,航天员仿佛置身太上老君的“炼丹炉”,被高温环绕的返回舱俨然一只“火球”,在嘶吼的火焰中坠落。高温产生的电离层,让无线电信号被阻断,返回舱被等离子鞘套“隐身衣”包裹,处于失联状态。等离开黑障区后,着陆搜寻信标机立即启动,向外发出信标信号,确保着陆场搜救人员准确跟踪返回舱,这也意味着三位航天员通过了考验。
在返回着陆过程中,航天员还可以通过着陆搜寻信标机与地面建立话音通信,进行实时连线,这是着陆返回过程中的“通信保障线”。一方面能使航天员与指挥部门沟通,另一方面可以和医监医保医生通话,在博士天团“下班”的关键阶段发挥了重要作用。