解讀丨航天員的“回家路”會經歷哪些階段？

「本文來源：廣州日報」

9月17日，神舟十二號載人飛船將承載3名航天員離開中國空間站，踏上回家之路。飛船將降落在東風著陸場。這個著陸過程中將分為哪幾個階段？其中最重要的是拿個階段？廣州日報記者聯絡了航天科技集團五院，進行解讀。

神舟十二號載人飛船由航天科技集團五院抓總研製，由軌道艙、返回艙、推進艙三艙構成，是航天員實現天地往返的生命之舟，這是神舟載人飛船執行的第七次載人飛行，飛船將歷經三個階段從距離地面300多公里的太空穿越大氣，浴火凱旋。

第一部分：著陸的重要三階段

1.制動飛行和自由滑行階段：

開展首次徑向交會對接技術驗證

當3名航天員進入神舟十二號載人飛船後，飛船開始與空間站天和核心艙分離，從核心艙前向對介面繞飛至後向對介面，再繞飛至徑向對介面。據五院神舟十二號載人飛船副總設計師邵立民介紹，這是為神舟十三號的徑向交會對接進行在軌技術驗證。

在返回飛行階段，軌道艙首先與返回艙、推進艙分離，返回艙、推進艙兩艙組合體透過制動減速降低飛行速度，逐漸被地球引力牽引脫離原有飛行軌道，進入自由滑行階段。之後，推進艙和返回艙分離，返回艙以精確計算的再入角度進入地球大氣，推進艙在穿越大氣層時燒燬。

2.再入大氣層階段：

失去通訊的“黑障”時間

神舟十二號返回艙的外形像一個上窄下寬的“大鐘”，透過發動機的姿態調整，以大底朝前的姿態透過升力式返回的方式返回地球。在進入大氣層時，返回艙以數千米每秒的速度與大氣層發生劇烈摩擦，燃起2000多度高溫的火焰。在降落過程中，氣體和返回艙表面被燒蝕的防熱材料發生電離，形成包裹住返回艙的等離子區，使返回艙與外界的無線電通訊極大衰減，造成地面與飛船之間的無線電通訊中斷，這段時間被稱為“黑障區”。在這個過程中，地面無法透過任何遙控方式對飛船進行控制，依靠飛行器對狀態進行全自動處理。

3.著陸階段：

驚心動魄的關鍵時刻

在距離地面40公里左右的高度時，神舟十二號已經基本脫離“黑障區”，當它繼續減速直到距離地面10公里左右時，返回艙上的靜壓高度控制器透過測量大氣壓力來判斷所處高度，並先後開啟引導傘、減速傘和主傘，以此保證返回艙以較為柔和的方式實現多次減速，防止航天員一次受到過大的衝擊力。

第二部分：深度解讀回收著陸階段：

如何讓飛船從“高鐵速度”降為“跑步速度”？

回收著陸是載人飛船飛行任務的最後階段，也決定著飛行任務的最終成敗。為了護佑航天員安全回家，航天科技集團公司五院為神舟十二號飛船研製了高可靠性和安全性的回收著陸系統，確保飛船返回艙走穩歸航的最後一段路。

回收著陸系統由多個子系統組成，包括結構、降落傘、著陸緩衝、程式控制、火工品、標位等多種型別產品，集成了光、機、電、熱、高能粒子、柔性特紡材料等多類先進技術。整個回收工作過程包括了10餘項過程控制，各程式動作連貫，環環相扣，就像一場高水平的特技表演，每個環節都不能出錯。

1.“大腦”：靜壓高度控制器

精測高度，開啟回家“大幕”

神舟十二號飛船在軌飛行過程中，回收著陸系統只是在返回艙內靜靜守候，直到飛船返回艙穿過大氣層後自由下落至距地10公里高度時，由靜壓高度控制器判斷高度，併發出回收系統啟動訊號，回收著陸系統才開始工作。

靜壓高度控制器只是程式控制子系統的裝置之一，整個程式控制的“幕後成員”還包括回收配電器、火工控制器、程式控制器、行程開關等，它們分工明確，各司其職，就像人類大腦的不同區域，透過發出程式控制指令訊號，控制著“臺前”各執行機構完成規定的彈傘艙蓋拉引導傘、拉減速傘、減速傘分離拉主傘、主傘解除收口、拋防熱大底、轉垂掛等一系列不可逆的動作。

1.降速：三級開傘程式，從“高鐵速度”降為“跑步速度”

1200平方米的降落傘在飛船返回艙降落時不能一下子全部開啟，否則傘會被空氣崩破。五院設計師們為飛船量身定製了一套三級開傘程式，先開啟兩個串聯的引導傘，再由引導傘拉出一頂減速傘。減速傘工作一段時間後與返回艙分離，同時拉出1200平方米的主傘。這一系列動作成功將飛船返回艙從高鐵的速度降到普通人跑步的速度。

為防止減速傘和主傘張開瞬間承受的力太大，減速傘和主傘均採用了收口技術，也就是說，放慢傘繩從收攏到散開的過程，讓1200平方米的大傘分階段張開，保證整個開傘過程的過載處於航天員體感可承受的範圍。航天員也正因為感受到這一連貫動作的晃動，才能確認回收系統工作正常。

2.火箭反推：實現返回艙軟著陸

防熱大底是飛船進入大氣層後的“鎧甲”，等主傘完全開啟後一會，飛船返回艙就會拋掉這身“鎧甲”，伽瑪高度控制裝置開始工作，透過發射γ射線，實時測量距地高度。當飛船返回艙降至距離地面1米高度時，返回艙底部的γ表發出訊號，“指揮”飛船返回艙上的4臺反推發動機點火，給返回艙一個向上抬的力，使返回艙的落地速度進一步減小，航天員便可安全地著陸。

3.9種故障模式：充分把握救生機會

由於飛船返回艙在返回過程中處於高速運動的狀態，一旦中途出現故障，外界無法採取營救措施，也不可能將程式暫停或恢復到原位重新開始。因此，回收著陸系統的工作過程只能是由一系列不可逆按時序執行的動作組成。

為保證航天員的生命安全，提高回收著陸系統工作的可靠性和安全性，五院設計師們想到了一切可能發生的緊急情況，為回收著陸系統設定了9種故障模式，涉及正常返回、中空救生、低空救生3種基本返回工作程式，採取了備份降落傘裝置、時間控制器、三組高度開關等多種備份措施，以全面保證返回艙在火箭發射段、上升段、正常返回和應急返回段的安全返回與著陸。

4.落點標位：助力日夜搜救快速定位

神舟飛船返回艙安全著陸後，為保證地面搜救系統及時搜尋到返回地面的返回艙，除佈設一定數量的雷達，跟蹤測量返回艙軌道並預報落點位置外，五院設計人員還為返回艙上安裝了自主標位裝置，告訴搜救人員“我在這裡”。

標位裝置以傳送目標救援組織規定頻率和格式的無線電裝置為主，猶如大海中明亮的燈塔指引著方向。返回艙落地後，國際救援示位標會發射無線電信標訊號，這種信標訊號符合國際通用標準，能夠被岸站遍佈世界各地的全球海事衛星搜救系統所識別，從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙。

為方便夜間尋找返回艙，飛船返回艙的“肩部”位置還裝有閃光燈，直升機據此能在夜間發現返回艙。一旦發生意外，返回艙落在茫茫大海里，返回艙底部裝的海水染色劑會緩慢釋放，將附近水面染成亮綠色，持續時間可達4小時，為飛機和救撈船提供引導。

有了這套設計先進、功能全面、可靠安全的回收著陸系統，神舟十二號載人飛船才能實現安全歸航。

文/廣州日報·新花城記者：程依倫

圖/廣州日報·新花城記者：程依倫

通訊員： 航天科技集團五院

廣州日報·新花城編輯：趙小滿