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[科教] 技术“锦囊”:它们迎航天员安全返航

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发表于 11-18-2016 08:35 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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18日,航天员景海鹏、陈冬结束为期30天的太空之旅,搭乘神舟十一号飞船返回舱成功返回地球。

从制动离轨到自由下降,再到进入大气层,最终平稳落在地面,返回舱要从高度393公里轨道重返地球表面,需要经历重重考验。而科研人员也早就为返回舱平稳着陆备足了技术“锦囊”,将严苛挑战个个击破。

特大型降落伞:返回舱的“刹车神器”

返回舱从打开降落伞到着陆的过程被称为着陆段。作为飞船返回阶段的重要气动力减速装置,降落伞系统在飞船返回舱安全着陆方面发挥着至关重要的作用。

记者从中国航天科技集团五院508所了解到,在距地面10千米左右高度,返回舱的回收着陆系统开始工作,先后拉出引导伞、减速伞和主伞,将进入大气层的返回舱从高铁速度降到普通人慢跑的速度,为返回舱的平稳着陆奠定了基础。

据悉,降落伞系统由7000多个零部件组成,是目前我国航天器回收降落伞中结构最庞大和最复杂的系统。其中,主伞面积约1200平方米,全部展开后可以覆盖三个篮球场。

别看神舟飞船主伞是个庞然大物,体态却十分轻盈,重量不到一百公斤,收拢后装进伞包内的体积还不到200升,可以塞进普通的家用冰箱。

从200升的伞包到空中1200平米的巨型降落伞,其展开过程也就几十秒的时间。保证降落伞成功打开,也需要降落伞整齐有序地放入伞包。这就涉及到了一项听起来简单、却有着很高技术含量的工作——包伞。

熟悉回收着陆系统的人都知道,降落伞的包伞过程在一定意义上决定了降落伞的工作性能和飞行试验的最终成败。记者了解到,为了保障降落伞的性能,工作人员在包伞过程中需保障96根伞绳互不缠绕,还需用15吨的压力将伞衣、伞绳和连接吊带等部件压进伞包内,并在包伞机压力撤除后的瞬间迅速封包。


着陆缓冲技术:返回舱靠它“软着陆”

经过与空气的“软”摩擦之后,飞船返回舱进入着陆缓冲环节,这最后一步可是硬碰硬的撞击!

为了让飞船在“落脚”的一瞬保障宇航员安全,同时依然保持宇航员良好的乘坐体验,科研人员将着陆缓冲技术应用于神舟飞船返回舱的着陆缓冲系统,实现了返回舱“软着陆”。

据了解,返回舱在距离地面1米左右时,将启动反推发动机。而科研人员为返回舱配备的γ光子测距技术,可以通过精确控制发动机点火高度,让下降的返回舱再次“紧急刹车”,进一步将下降速度减小到安全速度。

据了解,从神舟十号飞船开始,γ高度控制装置首次采用国产化设计,填补了国内高精度γ光子测距技术空白,并通过半实物仿真试验,全面验证了产品性能。使用结果表明,产品工作可靠,我国从技术上实现了独立解决飞船安全回收的难题。

智能控制:让回收“一气呵成”

回收程序一旦启动,就没有“可逆”的余地,而保证飞船回收一气呵成,全靠回收分系统的智能控制功能。

据了解,回收分系统具有自行进行故障检测和判断并自动进行主、备降落伞切换的功能。由软硬件组成的回收控制装置,可以不用地面台站和航天员的干预,自主判断返回舱所处的返回状态,自动选择不同的程序,发出回收着陆指令。同时,它还以机械钟表控制作为冷备份进行保驾,重要控制部件采用了冗余设计,从而提高了回收着陆程序控制的可靠性。

为提高对飞船不同返回状态的适应性,科研人员还设计了正常返回、低空救生、中空救生等多种故障情况下的回收工作程序,为回收上了“多重保险”。

事实上,为充分考核载人飞船回收着陆系统的安全,验证相关设计的合理性,从载人飞船工程研制开始,科研人员便对回收着陆分系统进行了空投试验、火箭撬试验、地面弹盖试验、高塔投放以及风洞、环境、仿真等大量地面试验和计算。据统计,1995年至2016年,神舟飞船回收着陆分系统共进行了118架次的空投试验。

由于气动偏差、大气环境偏差和各种特殊返回状态等相当部分的试验条件无法满足,科研人员还研制了一套针对载人飞船回收着陆系统的半实物仿真平台。在该平台上进行的半实物仿真试验,可与全数值仿真试验、空投试验进行互相印证和对比,形成了一系列完整的针对载人飞船回收着陆系统的试验技术。

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发表于 11-18-2016 09:52 AM 来自美国米群网手机版 | 显示全部楼层
感谢Catherine分享~~~
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发表于 11-20-2016 11:54 PM | 显示全部楼层
Deborah回帖支持!~~~
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