在神州二十號確定延遲返回之前,我們對于中國航天的“應(yīng)急預(yù)案”,還處于一種略顯抽象概念的水平。因為中國航天一直以來的讓人放心,發(fā)揮穩(wěn)定,似乎出現(xiàn)在美國和俄羅斯身上的太空救援戲碼,在中國航天上根本就不會存在。直到這一次神州二十號飛船因為疑似遭遇太空顆粒撞擊,而被迫推遲返回著陸場,才讓我們猛然意識到“狼來了”。
那已經(jīng)近一周時間過去了,既沒有發(fā)射備份飛船,也沒有確定神州二十號飛船的返航時間,神州二十號飛船到底在忙啥?還能不能順利返回?
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根據(jù)最新的新聞稿,我們得知,神州二十號飛船延遲返回之后,地面指揮中心立即啟動應(yīng)急預(yù)案和措施,并組織對神舟二十號載人飛船全面進(jìn)行仿真分析和試驗及安全性評估,研究神舟二十號航天員乘組返回實施計劃,各系統(tǒng)嚴(yán)格按流程開展各項測試和聯(lián)調(diào)聯(lián)試,組織關(guān)鍵產(chǎn)品狀態(tài)判讀和質(zhì)量確認(rèn),著陸場正在開展神舟二十號航天員乘組返回綜合演練。各項工作按計劃有序穩(wěn)步推進(jìn)。
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那什么是仿真分析和試驗?什么是安全性評估呢?
仿真分析和試驗,并非是通過簡單的計算機(jī)模擬,而是要在地面建立一套仿真的飛船、太空環(huán)境,以及再入地球大氣層的狀態(tài)。
工程師們會首先確認(rèn)導(dǎo)致任務(wù)推遲的“不確定”因素,并把這些確定好的不確定性填入方針系統(tǒng),這時候,傳感器的讀數(shù)異常,空間環(huán)境參數(shù)的細(xì)微變化,都會在數(shù)字世界里被放大、分析。系統(tǒng)會自主模擬并分析這一因素在飛船返回各個節(jié)點過程中,是否能導(dǎo)致連鎖反應(yīng)。目的就是為了窮盡所有可能的風(fēng)險,保障神州二十號飛船萬無一失地飛回地球。
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除了已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的問題,還要人為地模擬在返回過程中遇到的各種極限障礙,比如系統(tǒng)性能的下降,導(dǎo)致飛船的自主應(yīng)急能力干預(yù)策略的有效性。這些能力都是確保神州二十號飛船遭遇意外時候的應(yīng)變能力。
除了必要的人為模擬以及模型仿真,有些結(jié)果還真需要實物試驗來驗證。比如關(guān)鍵部位的放熱大底、降落傘系統(tǒng)、反推發(fā)動機(jī)等等,都有可能為了這次神州二十號飛船的返回進(jìn)行實物驗證,確保其性能在經(jīng)歷了在軌駐留后,依然滿足返回的苛刻要求。這些試驗是在實驗室里,為航天員的安危再加一道堅實的保險。
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所以,神州二十號飛船在真正踏上歸途之前,他們的返回之路,已經(jīng)在數(shù)字建模、實驗室,以及真實環(huán)境中多次模擬,目的就是為了將神州二十號返回過程中最真實世界的風(fēng)險,降到最低。
神州飛船是一個由數(shù)十萬零部件構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng),其中某些“關(guān)鍵系統(tǒng)”的性能直接關(guān)系到任務(wù)的成敗和航天員的生命安全。
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對于這些關(guān)鍵系統(tǒng),在返航之前,還需要天地進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。
地面團(tuán)隊會接收到數(shù)據(jù)之后,分析神州飛船下傳的遙測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄著飛船各系統(tǒng)的工作電壓、電流、溫度以及壓力等成千上萬數(shù)據(jù)。
工程師們需要對海量數(shù)據(jù)“會診”,比對當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史正常數(shù)據(jù)、以及設(shè)計預(yù)期值之間的差異,從中捕捉任何預(yù)示不健康的“蛛絲馬跡”。
而比如姿態(tài)控制系統(tǒng)計算機(jī)、能源系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)等,分析會更加深入。尤其是經(jīng)歷惡劣環(huán)境周期之后,要準(zhǔn)確預(yù)測出其在返回任務(wù)關(guān)鍵階段的表現(xiàn)。
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這種判讀,是對飛船長期在軌后的“健康狀態(tài)”進(jìn)行一次全面而深入的評估。這些都需要時間。這就是已經(jīng)一周過去,為啥沒有發(fā)射神州二十二號飛船,有沒有確定神州二十號返航時間的原因。至于神州二十號飛船還能不能順利返回,結(jié)果就隱藏在這些下行數(shù)據(jù)的分析結(jié)果里面。
在這次發(fā)出的新聞視頻中,我們可以看到神州二十一號的備份,也就是未來的神州二十二號飛船,已經(jīng)在做發(fā)射準(zhǔn)備。而地面搜救團(tuán)隊,也在進(jìn)行緊張的綜合演練。
演練會模擬主著陸場、副著陸場以及各種可能出現(xiàn)的應(yīng)急著陸區(qū)。搜救隊伍——包括直升機(jī)、越野車組成的空中和地面分隊——需要演練在晝夜、不同氣象條件、復(fù)雜地形下的快速反應(yīng)與精準(zhǔn)定位能力。
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演練還包括處置各種意外情況,如返回艙落點偏差較大、姿態(tài)不正、艙門開啟困難等。搜救隊員需要熟練使用專業(yè)工具,在任何情況下都能安全、高效地將航天員接出返回艙。
著陸場的每一次演練,都是為航天員安全歸來的“最后一公里”掃清障礙,確保英雄凱旋時,迎接他們的是萬無一失的保障。
神州二十號的歸航,雖然因為中國航天為了保障絕對的安全而有調(diào)整,但在如此周密的層層檢查、分析和評估之后,我們終究會迎來神州二十號航天員的凱旋,讓我們再耐心一些,等待這些分析與評估的結(jié)束。
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