據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，2020年5月8日13時49分，我國新一代載人飛船試驗船返回艙在軌飛行2天19小時后，在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域成功著陸，試驗取得圓滿成功。筆者從中國航天科技集團五院了解到，為飛船配備的多種“黑科技”，是確保它成功返航的秘訣。

全新鎧甲確保氣動防熱

返航時，試驗船返回艙會以接近第二宇宙速度再入大氣，氣動力最高值超過70萬牛頓。再入過程中，試驗船與空氣發(fā)生劇烈撞擊和摩擦，由此產(chǎn)生極為劇烈的氣動加熱效應(yīng)，產(chǎn)生的溫度高達上千度。對此，五院總體部為其設(shè)計了可拆卸式防熱與承載一體化結(jié)構(gòu)。這一副防熱鎧甲，作用至關(guān)重要。據(jù)了解，這一新型防熱材料在具備防熱超能力的同時，重量比傳統(tǒng)材料降低了30%。這種同時具備輕量化、高強度、抗燒蝕等性能的防熱材料，突破了國內(nèi)三維纖維結(jié)構(gòu)增強抗燒蝕納米材料體系研發(fā)技術(shù)，開創(chuàng)了大型防熱結(jié)構(gòu)一體化制備技術(shù)的應(yīng)用先河，未來將有力支撐我國多個型號發(fā)展。

新型控制技術(shù)確保精準返回

試驗船返回艙的再入過程，就像讓一個已經(jīng)高速到達山頂?shù)幕┻\動員，沿著陡峭的山坡疾速俯沖，最后以合理的速度準確到達山腳下的終點。此次滑行可謂危機重重，如果運動員不具備很好的操控和預(yù)判能力，要么會偏離指定賽道，要么會偏離終點。這要求他必須準確判斷自己的滑行狀態(tài)，推算出后續(xù)路線，同時能夠精準控制下滑軌跡。

在試驗船再入過程中擔(dān)此重任的，是制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制（GNC）系統(tǒng)。GNC系統(tǒng)工程師們?yōu)樵囼灤O(shè)計了新型預(yù)測-校正軌跡控制策略，能夠根據(jù)當(dāng)前飛行狀態(tài)，準確判斷與目的地的偏差，以及任務(wù)的特殊要求，根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整升力方向并決定后續(xù)飛行軌跡，進而精準地控制試驗船完成再入飛行。如果研究試驗船的軌跡，會發(fā)現(xiàn)是一條彎彎曲曲的“蛇形”，這就是GNC系統(tǒng)指引它走出的平安回家之路。

群傘系統(tǒng)確保安全減速

試驗船返回艙比神舟飛船返回艙更大、更重，重新進入大氣層后，需要更為強勁的減速動力和平緩的載荷控制。如果沿用傳統(tǒng)的單傘減速方案，要研制更大的降落傘，這從技術(shù)和經(jīng)濟方面都不是最合適的選擇。為此科技團隊設(shè)計了3具與神舟飛船降落傘面積相當(dāng)?shù)慕德鋫?，組成群傘系統(tǒng)完成空中減速。這3具降落傘不是簡單的組合，它們既能齊心協(xié)力、相互扶持，又能和睦相處、互不干擾。借助群傘系統(tǒng)，不僅可以使超高速飛行的返回艙在極短時間里減到市區(qū)里汽車的行駛速度，還能確保將來航天員乘坐飛船返回時，過載和姿態(tài)旋轉(zhuǎn)感受良好。

6個“輪胎”確保平穩(wěn)落地

返回艙落地時，當(dāng)然不能硬邦邦地砸下來。試驗船底部安裝了6個氣囊，幫助艙體平穩(wěn)軟著陸。為了適應(yīng)試驗船的大重量，設(shè)計團隊設(shè)計了大型緩沖氣囊，每個氣囊充滿氣后相當(dāng)于卡車輪胎大小。針對不同著陸情況，這6個“輪胎”會先后排氣，確保返回艙平穩(wěn)落地。為了保證氣囊在發(fā)射時處于穩(wěn)定牢靠的折疊包裝狀態(tài)，在需要充氣展開工作時又能夠順暢迅速打開，設(shè)計師研究出一種鏈式封包的固定和解除技術(shù)，并開展了大量地面充氣展開試驗、風(fēng)洞試驗、真空環(huán)境試驗，成功解決了難題。

雙重保障確?？焖偎丫?/strong>

返回艙回到地面后，能否快速找到它，直接決定著整個任務(wù)的成敗。在試驗船上采用了兩項黑科技，能確保返回艙準確定位。設(shè)計團隊研制的GNSS天線網(wǎng)絡(luò)，是幫助返回艙與地面取得聯(lián)系的關(guān)鍵設(shè)備。返回艙的降落地點、搜救信號等都要通過該天線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，可以說，它是返回艙隨身攜帶的“救生電話”。由于返回艙在重返地球過程中，經(jīng)歷的環(huán)境極其惡劣和復(fù)雜，實際落地位置可能超出預(yù)定搜索范圍，甚至落在海上。如果出現(xiàn)這種情況，國際救援示位標(biāo)將發(fā)揮作用。該設(shè)備發(fā)射的無線電信標(biāo)信號，能夠被全球海事衛(wèi)星搜救系統(tǒng)識別，從而讓搜救人員快速找到返回艙。