長征七號搭載的縮比返回艙成功著陸

　　▲昨天，長征七號搭載的多用途飛船縮比返回艙安全著陸。

　　昨天下午，在經(jīng)過約20個小時在軌飛行后，作為長征七號運載火箭首飛載荷組合體里的其中一位“乘客”，多用途飛船縮比返回艙與其乘坐的“太空擺 渡車”遠征1A成功分離，在東風著陸場降落。中國載人航天工程相關負責人表示，多用途飛船縮比返回艙的成功回收，為后續(xù)新型載人飛船的論證設計和關鍵技術 攻關奠定了重要基礎，標志著我國長征七號運載火箭首飛任務既定目標全部實現(xiàn)。　　　　　　　　　　　　　　

　　“長七”使命

　　成為在役主力火箭“接班人”

　　據(jù)中國航天科技集團公司五院介紹，此次跟隨“長七”火箭首飛的多用途飛船縮比返回艙屬于新一代載人飛船，這是我國新一代載人飛船的首次試驗飛行，表明新一代載人飛船前期研發(fā)工作已經(jīng)啟動。

　　多用途飛船縮比返回艙高度約2.3米，最大外徑2.6米，總質量約2.6噸，采用返回艙和過渡段的兩艙構型。出于節(jié)省科研經(jīng)費的考慮，此次執(zhí)行任務的返回艙是正式型的縮小版。

　　返回艙在此次再入飛行過程中采取了大底朝前、小頭朝后的“仰臥”姿態(tài)，安裝在頭頂?shù)闹鹘德鋫阆到y(tǒng)順勢迎風開傘。為增加可靠性，除了主降落傘系統(tǒng)，科研人員還為返回艙專門配備了我國返回式航天器使用的首頂超音速傘。

　　此次飛行試驗成功驗證了我國新一代多用途飛船的返回艙新氣動外形，突破了航天器可重復使用設計、驗證及評估技術，新型金屬材料產(chǎn)品也經(jīng)受住了苛刻返回環(huán)境的考驗。這標志著我國載人深空探測技術邁上了新的臺階，為未來載人深空探測任務奠定了基礎。

　　“長七”火箭作為新一代中型火箭，不僅代表了先進火箭的發(fā)展方向，也將開啟我國航天任務的全新階段。

　　中國航天科技集團副總經(jīng)理楊保華說，長征七號火箭未來將承擔我國首個空間貨運飛船——天舟一號的發(fā)射。“到2020年，載人航天工程中很多任務 將由長征七號火箭來承擔。”楊保華說，除了完成后續(xù)既定計劃的多次貨運飛船發(fā)射任務外，長征七號還將具備執(zhí)行載人飛船發(fā)射的能力。

　　此外，長征七號通過簡單的適應性改造，短期內即可實現(xiàn)發(fā)射高、中、低軌各種應用衛(wèi)星的能力，以滿足當前國內外主流衛(wèi)星發(fā)射市場的需求。未來，長征七號將成為我國航天發(fā)射任務的“主力軍”，在役主力火箭的“接班人”。

　　形似子彈

　　“實戰(zhàn)”檢驗氣動外形設計

　　不同于它的神舟飛船先輩們“鐘罩式”的外形，多用途飛船縮比返回艙呈倒錐形，更像是一顆“子彈”。

　　此次任務中，返回艙通過配置氣動測量傳感器，能夠測量返回艙再入大氣層過程中的返回艙表面壓力、溫度和熱流等數(shù)據(jù)，獲取返回艙氣動特性參數(shù)。

　　這種通過實戰(zhàn)來檢驗氣動外形的驗證形式在國內尚屬首次，因此獲得的數(shù)據(jù)也彌足珍貴，突破并驗證了未來載人飛船返回艙的新氣動外形設計。

　　返回艙采取了“金屬結構+防熱結構”的雙層設計方案，其中防熱結構是可以拆卸的，因此在大氣層被灼蝕的防熱結構在返回地面后，可拆卸、更換。這樣做不僅將節(jié)省大量的運營成本，還將縮短研制周期。

　　在這次的返回艙中，使用了多臺隨神舟飛船飛天后返回的設備，技術人員經(jīng)過充分的檢驗、測試，“復活”了這些返回的設備，讓它們成為此次返回艙的組成部分。

　　性能提升

　　未來可搭乘更多航天員

　　值得一提的是，返回艙采用新型合金材料，這一材料在我國航天器的主結構上還是首次使用。和當前主流的航天器鋁鎂合金相比，它的強度更強、韌性更足，這意味著我國未來航天器有更為強健的鋼筋鐵骨，將極大地提升航天器的性能、延長航天器的壽命。

　　安全著陸是多用途飛船縮比返回艙試驗任務的最后一根“接力棒”。返回試驗艙的氣動外形是未經(jīng)在軌飛行試驗驗證的全新設計，雖然主降落傘系統(tǒng)能夠 實現(xiàn)360度開傘功能，但技術人員充分考慮到返回艙在再入飛行中有可能會出現(xiàn)俯沖姿態(tài)，返回艙逆風而行，所以采用安裝超聲速穩(wěn)定傘增強主降落傘系統(tǒng)開傘的 可靠性。

　　充氣張開的超聲速穩(wěn)定傘像一頂保駕護航的小黃帽，半球形的“頭頂”和連接帶拖曳著多用途飛船返回艙。一旦出現(xiàn)“掉頭”現(xiàn)象，超聲速穩(wěn)定傘可憑借風力矯正返回艙的飛行姿態(tài)，從而保障主降落傘的正常工作。

　　隨著這些技術的驗證成功，我國新一代多用途飛船整體性能將實現(xiàn)躍升，將可以搭乘更多的航天員，還能到達更遠的深空，滿足未來載人登月、載人探火等任務。

　　□解密

　　返回落點范圍

　　是以往神舟飛船返回艙28倍

　　北京時間26日15時41分，搭乘長征七號火箭升空的多用途縮比返回艙在經(jīng)過近20個小時的飛行后成功著陸在東風著陸場的預定區(qū)域。北京航天飛行控制中心軌道專家劉成軍在接受采訪時透露了返回艙返回過程中面臨的諸多挑戰(zhàn)。

　　“除了大家知道的高速穿越稠密大氣層時的高溫灼燒、劇烈顛簸以及黑障，”劉成軍說，“返回艙返回過程中更大的挑戰(zhàn)是多種因素交錯影響造成的返回 彈道偏差。萬一再入大氣層時偏差過大，可能就無法落到預定著陸區(qū)；如果測站不能及時捕捉到目標，地面搜救力量就無法開展搜救與回收。”

　　劉成軍說，這次任務中，“遠征1A”是全程自主制導控制，也就是每一次調姿，每一次控制，調多大、控多少完全自己計算決定。由于地面無法干預修 正，再加上自主制導控制算法限制，火箭入軌偏差和“遠征1A”每一次的自主控制誤差無法完全消除，最終就有可能導致返回艙再入大氣層時的誤差較大。

　　為有效解決誤差問題，北京航天飛行控制中心的科技人員精確計算出返回制動點火前的軌道，并及時給“遠征1A”注入導航修正參數(shù)，從而確保了返回制動控制滿足返回艙和“遠征1A”分離的精度要求。

　　據(jù)劉成軍介紹，為了提升后續(xù)航天員返回過程的安全性和舒適性，多用途縮比返回艙采取了全新氣動外形，這樣空氣的升力更大，航天員返回時承受的過載就會小很多。然而，這樣一來，給北京航天飛行控制中心進行測站引導和落點預報帶來了很大困難。

　　劉成軍說，“另外，全新的返回過程控制方式和氣動特性，使得返回動力學計算模型更為復雜，想要精確計算返回艙的位置引導測站跟蹤、準確預報落點引導搜救回收更加困難。這次返回的落點散布范圍是以往神舟飛船返回艙的28倍。”

　　搜索回收特點

　　返回時不受地面測控系統(tǒng)控制

　　著陸場區(qū)指揮部副指揮長鄒利鵬介紹，這次任務主要有兩個特點：首先返回艙是以彈道式返回，也就是返回艙返回時不受地面測控系統(tǒng)控制，與以往的飛 船升力控制方式返回不同的是，彈道式返回落點散布范圍大，約兩萬多平方公里。這與試驗目的有關。這次多用途飛船縮比返回艙返回，目的是驗證返回艙的氣動外 形設計，獲取氣動力和氣動熱等相關數(shù)據(jù)，為新一代飛船研制積累試驗數(shù)據(jù)。使用彈道式返回可以降低控制成本。同時，無控制返回本身就是飛船返回的故障模式， 這有助于進一步完善新一代多用途飛船研制。

　　其次是把返回艙瞄準點放在沙漠腹地。由于以沙漠腹心為中心的周邊地形復雜，有沙漠、山地、草湖、河谷、戈壁、沙化草地等，基本涵蓋了需要進行試 驗的環(huán)境。而且不同地形有不同的搜索回收舉措，各有特點，這在一定程度上鍛煉了搜索力量應對不同環(huán)境、完成不同類型任務的能力。

　　回收任務原則

　　空中搜索定位地面處置回收

　　“針對返回艙著陸散布范圍大、落點不確定的特點，著陸場區(qū)指揮部確定了‘空中搜索定位、地面處置回收’的原則，確保完成好返回艙的搜索回收任務。”鄒利鵬詳細介紹了具體的實施步驟。

　　找準時間空域。確立三支地面分隊和一支回收預備隊。他們以理論瞄準點為中心，呈品字形于回收日前一天提前部署到預定地域。回收日當天根據(jù)返回艙 新的預報落點，由距離最近的地面分隊前出靠攏；空中分隊根據(jù)氣象實況與回收日當天的第一次落點預報決定前出的時域，再根據(jù)后續(xù)落點預報決定收攏的時域。

　　抵近施放作業(yè)人員展開回收處置。空中分隊在獲取最后落點預報后，根據(jù)直升機和預定落點的距離確定升空搜索時間。升空后，空中任一分隊發(fā)現(xiàn)目標后 及時報告指揮所并鎖定跟蹤。指揮機指揮搜索，引導3架搜索直升機分隊以三角形布陣抵前懸停施放作業(yè)人員，到返回艙前實施處置，真正實現(xiàn)艙落機到。

　　地面分隊前出增援。最近的地面分隊在返回艙落地后迅速向目標靠攏，抵達返回艙著陸地域后協(xié)同空中分隊完成返回艙的處置、吊裝與轉運。

　　“十三五”規(guī)劃

　　完成空間站試驗核心艙建設

　　“長七”首飛成功，也拉開了我國航天“十三五”精彩大幕。中國航天科技集團副總經(jīng)理楊保華介紹說，除“長七”“長五”首飛外，“十三五”期間，中國航天科技集團每年承擔的宇航任務都將在20次以上，每年都有重大的宇航型號任務。

　　在載人航天工程領域，中國航天科技集團預計將在“十三五”期間完成空間實驗室任務，完成空間站試驗核心艙建設，為建造我國獨立自主運行的空間站奠定基礎；在深空探測領域，將開展探月工程三期任務，目標是實現(xiàn)“繞、落、回”三步走戰(zhàn)略。

　　此外，北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)將在2020年前后建成，使我國具有更高導航、定位、授時能力和更高的空間、時間、光譜對地觀測能力。同時，中國也將瞄準世界前沿技術發(fā)展趨勢，全面開展可重復使用運載火箭、空間運輸平臺等的預先研究工作。

　　“預計到2020年，我國在軌航天器數(shù)量超過200顆，年均發(fā)射數(shù)量達到30次左右。中國航天在核心技術的掌握方面要與美俄傳統(tǒng)航天強國相當。”楊保華說。