揭秘!太空出差三人组安全返航背后的丰台力量
2021-09-18 19:29 来源:  北京号
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咱们丰台区被誉为“中国航天事业的发祥地”,航天系统的科研院所云集,中国运载火箭技术研究院、中国航天科工三院等一批国家级科研机构、知名企业坐落在丰台。

9月17日13时30分许,神舟十二号返回舱成功着陆,时隔三个多月,太空出差三人组回到地球,返回舱安全降落在酒泉卫星发射中心东风着陆场。

您知道么?三名航天员顺利返回地球过程中,也有咱们的丰台力量!让我们一起了解一下吧!

火箭院

为返回舱织就了完美“防热服”

为航天员乘坐的返回舱织就“防热服”的人,是火箭院航天材料及工艺研究所结构复合材料研究与应用中心的防热材料研制团队。这支研制团队先后承担了神舟飞船返回舱、嫦娥五号返回器和天问一号火星探测器等系列空间探测用高性能轻质防热材料和防热结构的研制和生产任务,为中国航天做出了不可磨灭的贡献。

神舟飞船返回舱在进入大气层时,迎面气流最高温度大概会达到1000至1200摄氏度。为了抵抗由于和大气摩擦产生的高温,返回舱外面要有一层防热层,以此来保护里面的壳体和航天员的安全。

载人航天,人命关天!织就这件“防热服”的防热材料和防热结构一定要可靠!可靠!再可靠!先来看看神舟飞船返回舱用烧蚀材料要满足什么要求:必须满足力学、烧蚀防热、隔热、高低温交变、高可靠等性能。必须满足空间探测需求,防热材料和防热结构要极致轻量化。

面对难题,研制团队发挥了火箭院科研人员细致、严谨和缜密的工作作风,兵分三路,齐头并进。对几十种原材料进行了成百上千种的配方设计、筛选及无数次的试验。攻克了材料配方、成型工艺、材料修补技术等关键技术。低密度烧蚀材料的配方设计、热物理性能、烧蚀性能、低温性能和大面积灌注工艺性能等关键技术处于国内外先进水平。根据选定的低密度烧蚀防热材料,对蜂窝的尺寸及相关工艺进行细致的研究论证。负责机加和装配工艺,确保产品从毛坯件变成与图纸完全相符的产品。

经过研制团队的精心合作与不懈努力,他们研制的蜂窝增强低密度材料成功应用于神舟飞船返回舱的热防护,为神舟系列飞船返回舱的安全顺利返回提供了保证。

航天科工三院

“刹车指令员”带来舒适着陆体验

在神舟十二号回家的最后阶段,中国航天科工三院35所研制的“刹车指令员”发挥了重要作用。它位于神舟十二号返回舱底部,γ射线的探测体制赋予它穿透地表植被的能力,可精确测量返回舱底部距离地表的高度。当返回舱距离地面一定高度时,它给出预指令信号,舱内指示灯亮起,航天员将做好着陆准备;之后,根据实时速度在合适高度发出最优点火指令,控制反推发动机点火“刹车”,最大限度发挥反推发动机的缓冲性能,让航天员安全舒适着陆。

10米、9米……2米……

“减速刹车!”

在神舟十二号回家的最后阶段,位于返回舱底部的“刹车指令员”正精确测算着返回舱的速度和距地面高度信息,给出刹车指令,让神舟十二号在反推发动机反推力的作用下平稳着陆,让航天员安全舒适着陆。

由35所研制的“刹车指令员”是飞船的关键设备,已先后服务于神舟八号至神舟十一号飞船,确保了历次飞行任务的成功。

γ射线的探测体制赋予它穿透地表植被的能力,精确测量返回舱底部距离地表的高度。它由发射器、接收器、校正器三部分组成,发射器向地面发出γ射线,从地面反射回的射线被接收器捕获,微弱的光电信号经处理后传送至校正器。校正器正是“刹车指令员”的大脑,通过对传回的脉冲信号进行处理,实时提取出高度和速度信息,在最佳时机发出反推点火指令,实现“高速度下高点火高度,低速度下低点火高度”,最大限度发挥反推发动机的缓冲性能,让航天员享受最舒适的回家之旅。

“与行车原理一致,不同的速度、不同的刹车距离,都影响着乘坐者的感觉体验。”

为了给航天员提供最优的“刹车”体验,在“速度自适应匹配高度控制”核心算法方面,团队进行了大量试验验证,在数据标定过程中,使用的电位器就近百个。正是经过严密计算和精密调试,赋予了“刹车指令员”下发最佳指令的能力。

相较于之前的飞行任务,神舟十二号以及后续载人飞船在轨时间长、发射密度高、任务环环相扣衔接紧密,对于产品的性能、可靠性、复杂空间环境适应性、长寿命设计等都提出了更高的要求。“一次成功不等于次次成功”,团队成员将高可靠性放在首位。针对任务的新特点,项目团队在技术上深度挖潜、反复论证。“在轨时间长,γ源活度是否有衰减的可能?”团队开展了大量的仿真分析和试验验证,对算法进行深度优化,攻克了产品长寿命设计问题。

“让航天员安全舒适回家,是我们责任和使命”,项目成员这样说。返回舱的精准着陆,111厂的连接分离机构产品亦发挥作用。聂海胜、刘伯明、汤洪波顺利返回地球,也标志着三院产品圆满保障了神舟十二号载人飞行任务。

每一次航天飞行任务中,腾飞是胜利,返回更是挑战,让我们为助力太空出差三人组安全返航背后的丰台力量点赞!

来源:中国运载火箭技术研究院 中国航天科工三院 丰台区融媒体中心

编辑:荣文静


作者:

北京丰台官方发布


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