“太空出差三人组”如何飞速回家

神舟十三号载人飞船回收试验队总体设计师揭秘

“太空出差三人组”如何飞速回家

在空间站组合体工作生活183天后，“太空出差三人组”今天回家。从太空回地球，是一趟怎样的旅程，是一种怎样的体验？为了让三位航天员平安回家，我们的科研人员都做了哪些精心准备？神舟十三号返回前夕，记者采访了中国航天科技集团五院神舟十三号载人飞船回收试验队总体设计师刘庆博。

问：神舟十三号的三名航天员重返地球，返回需要多长时间，过程大致是怎样的，有何特点？

刘庆博：本次神舟十三号首次采用5圈快速返回方案。飞船绕飞地球是为了等待返回时机，同时地面还需要在这段时间进行参数注入和策略制定等准备工作。通过对飞行任务事件进行合理裁剪和调整，我们压缩了操作时间，使绕飞减少到5圈。

飞船从空间站撤离后，绕地球飞行5圈，每圈用时大概1.5小时。大约7.5小时后，返回舱与轨道舱开始分离，随后经过返回制动、返回舱与推进舱分离、调整返回舱进入大气层前的姿态、进入大气层后采用升力式控制、弹伞舱盖开伞、抛防热大底、推进剂排放、反推发动机工作等程序，最后返回舱着陆。从返回舱与轨道舱分离开始，到返回舱平安着陆，大约需要50分钟。

问：与神舟十二号返回任务相比，这次神舟十三号返回有何不同？在技术保障等方面有何亮点？

刘庆博：神舟十二号返回时绕飞地球10多圈、历时1天多，而本次神舟十三号首次采用5圈快速返回方案，仅需几个小时就可返回，大大缩短了飞船返回所需时间。在技术保障方面，神舟十三号和神舟十二号一样，都在返回制导方式上做了调整，由过去的标称制导更改为预测-校正双环制导方式。

标称弹道制导，就是要求神舟飞船沿着设定好的路线返回，如果返回过程中出现偏差，就需要重新折回返回路线；而预测—校正双环制导方式更加简单直接，飞船不用沿着所谓的标准路线返回，只需一往无前地向落点飞去即可。可以说， 返回制导方式的变化，提升了神舟飞船返回舱弹道规划的能力，也提高了返回再入的控制精度和可靠性。另外，返回舱救援定位精度也提高了，定位最大误差由千米级降低到百米级。

问：神舟十三号飞船在太空中停留长达半年，长期暴露在太空环境中是否会对飞船造成影响？在飞船安全性可靠性方面做了哪些准备？

刘庆博：神舟飞船不可避免受到太空辐射环境的考验，比如单粒子效应（一种空间辐射效应，即单个高能粒子穿过微电子器件灵敏区时造成器件状态的非正常改变）影响设备的可靠性和寿命。针对神舟十三号飞船驻留半年这一情况，我们对飞船软、硬件及其寿命进行了充分的地面验证，保证飞船在轨期间状态正常。我们还改进了飞船热控设计，从而使其适应太空长期冷热交变的外热流环境。

问：谈及飞船返回，经常会听到“黑障区”的说法。“黑障区”对飞船有何考验？我们如何确保飞船安全穿越“黑障区”？

刘庆博：在进入大气层时，返回舱以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈摩擦，燃起2000多度高温的火焰。在降落过程中，气体和返回舱表面被烧蚀的防热材料发生电离，形成包裹住返回舱的等离子区，使返回舱与外界的无线电通信极大衰减，地面接收不到遥测信号，造成地面与飞船之间的无线电通信中断，这段时间被称为“黑障区”。在这个过程中，地面无法通过任何遥控方式对飞船进行控制，只能依靠飞行器对状态进行全自动处理。

在确保返回舱安全穿越“黑障区”方面，我们主要采取了以下技术手段：通过预测-校正双环制导方式保证落点精度，这已经通过了神舟十二号的验证，精度较高；返回舱的制导设备均采用冗余备份，相当于多重保险；飞船返回舱的外形像一个上窄下宽的“大钟”，返回舱自身特殊的外形可以保证其以稳定的姿态在大气层中飞行。同时，在其外表面装甲防热结构保护下，返回舱可以克服并承受再入过程中与大气层剧烈摩擦产生的气动力和气动热，安全穿越大气层。

问：返回舱着陆是否平稳，事关航天员生命安全。在让飞船减速、保障航天员安全方面有何设计？

刘庆博：返回舱着陆平稳与否，关键在于减速。首先，返回舱通过主、备两套降落伞系统，确保其可靠减速。在距离地面40公里左右的高度时，神舟十三号已经基本脱离“黑障区”，当它继续减速直到距离地面10公里左右时，返回舱上的静压高度控制器通过测量大气压力来判断所处高度，并先后打开引导伞、减速伞和主伞，以此保证返回舱以较为柔和的方式实现多次减速，防止航天员一次受到过大的冲击力。

当返回舱离地面高度大约1米时，安装在返回舱底部的反推发动机工作进行反向点火，进一步降低返回舱的着陆速度（减速至3米每秒以下），实现软着陆。与此同时，具有缓冲功能的航天员座椅在着陆前开始自动提升，从而使冲击的能量被缓冲吸收。(柴雅欣)