實(shí)施3圈自主快速返回，中國(guó)航天再入技術(shù)取得新突破

來源：科技日?qǐng)?bào)

記者：薛英民、羅維瑋、付毅飛

11月14日16時(shí)40分，神舟二十一號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。神舟二十號(hào)航天員陳冬、陳中瑞、王杰身體狀態(tài)良好。飛船自11時(shí)14分與空間站組合體分離到落地，耗時(shí)不到5.5小時(shí)，相較此前返回任務(wù)節(jié)省了3個(gè)多小時(shí)。

記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)五院了解到，在這次任務(wù)中，神舟飛船首次實(shí)施3圈自主快速返回，標(biāo)志著我國(guó)載人飛船再入返回技術(shù)取得新突破、系統(tǒng)可靠性達(dá)到新高度。

再入返回是航天器在完成太空任務(wù)后，脫離軌道進(jìn)入地球大氣層，最終安全降落到目標(biāo)區(qū)域的過程。該過程中如何控制飛船？相比此前返回任務(wù)，本次由5圈改為3圈關(guān)鍵點(diǎn)在哪？實(shí)施3圈自主快速返回有什么意義？中國(guó)航天科技集團(tuán)專家進(jìn)行了介紹。

第一問：飛船再入返回需要如何控制？

我國(guó)神舟系列飛船均由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院抓總研制。其中，由五院502所研制的制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)（GNC系統(tǒng)），如同飛船的“智能駕駛員”，是體現(xiàn)再入返回技術(shù)水平高低的核心載體，負(fù)責(zé)飛船從發(fā)射后脫離火箭到返回艙返回地球全過程的飛行控制，在典型的交會(huì)對(duì)接、再入返回任務(wù)中發(fā)揮著決定性作用。

飛船的再入返回控制主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是離軌控制，即通過制動(dòng)減速使飛船脫離地球軌道，啟動(dòng)返回程序；二是再入段控制，主要是大氣層內(nèi)的升力控制。

中國(guó)載人航天工程啟動(dòng)以來，再入返回技術(shù)發(fā)展了兩代。神舟一號(hào)到神舟十一號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)彈道自適應(yīng)制導(dǎo)方法，從神舟十二號(hào)開始采用自適應(yīng)預(yù)測(cè)制導(dǎo)方法。代際劃分的主要依據(jù)是再入段控制的核心內(nèi)容，而在離軌控制方面，兩代技術(shù)均由地面計(jì)算。

第二問：由5圈改為3圈，關(guān)鍵點(diǎn)在哪？

為提升神舟載人飛船返回段的任務(wù)效率和應(yīng)急能力，五院研制隊(duì)伍在此前5圈快速返回的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)優(yōu)化返回策略和措施，設(shè)計(jì)形成了3圈自主快速返回方案。

由5圈改為3圈，最大改變是離軌控制制動(dòng)參數(shù)由地面計(jì)算改為船上計(jì)算機(jī)自主更新計(jì)算。為了確保自主計(jì)算的正確性，502所及飛船系統(tǒng)先后開展多輪復(fù)核復(fù)算，包括方案正確性復(fù)查、飛行程序合理性復(fù)查、算法正確性復(fù)查、自主計(jì)算結(jié)果正確性有效性確認(rèn)、對(duì)調(diào)整后故障預(yù)案的復(fù)查等，確保飛船能夠高精度返回地球。

11月14日，載著神舟二十號(hào)航天員乘組的神舟二十一號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。新華社發(fā)（汪江波 攝）

第三問：實(shí)施3圈自主快速返回有什么意義？

實(shí)施3圈自主快速返回，能夠有力提升神舟載人飛船自主飛行段、組合體運(yùn)行段應(yīng)對(duì)重大故障的能力。

相較于5圈返回方案，神舟二十一號(hào)飛船從離開空間站到返回地球的時(shí)間縮短了3個(gè)多小時(shí)，體現(xiàn)了我國(guó)再入返回技術(shù)的穩(wěn)定性可靠性。

從神舟一號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)彈道自適應(yīng)制導(dǎo)，到神舟十二號(hào)的自適應(yīng)預(yù)測(cè)制導(dǎo)，再到神舟二十一號(hào)的3圈快速返回，中國(guó)航天人用30多年走出了一條獨(dú)具特色的再入返回技術(shù)發(fā)展道路。