北京时间2023年6月4日7时9分,神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆全部安全顺利出舱,健康状态良好。据航天科技集团五院载人飞船回收试验队总体负责人彭华康介绍,此次神舟十五号载人飞船返回,分为分离、制动、再入、减速、着陆缓冲五个阶段,环环相扣,步步“精心”。

全力“稳操胜券”
分离阶段——此次返回仍然延续神舟十三号以来的“快速返回方案”,即神舟十五号载人飞船在与空间站组合体分离后,绕地球飞行5圈后开始返回地面。随后,飞船返回舱与轨道舱分离。
制动阶段——神舟十五载人飞船延续了神舟十二号以来的预测—校正双环制导方式,使返回舱以精确计算的再入角度进入地球大气层,推进舱在穿越大气层时烧毁。
再入阶段——舱上自带的发动机将返回舱调整为大底朝前的配平状态,以升力控制的方式再入。在再入过程的“黑障区”,返回舱与地面信号中断,研制团队设计了一套全自动的处理方式,保证舱体顺利渡过“黑障区”。
减速阶段——距离地面10公里左右时,返回舱引导伞、减速伞和主伞相继打开,将飞船的速度降低到每秒几米。
着陆缓冲阶段——距离地面1米左右时,反推发动机向下点火,使返回舱进一步减速,最终以1-2米每秒的速度着陆。
为了确保万无一失,试验队提前进行了4次全流程桌面推演和3次全系统综合演练,重点对正常和故障处置流程、故障预案、处置程序、安全要求、关键环节进行学习与演练,并联合着陆场系统对薄弱环节进行了演练与验证。每一次的全系统综合演练,都是1:1模拟,把返回任务中的每一环节、每一个关键动作都练到位。围绕返回过程故障、着陆环境异常、处置工序故障三大类故障模式,他们还准备了20多种处置预案。
神舟十五号飞船返回舱进入返回程序后,五院技术团队聚精会神完成一项又一项操作。飞船按计划进入大气层,降落伞按计划打开,飞船稳稳落地,航天员完成出舱。他们高质量确保了飞船返回舱成功着陆,再次护佑航天员平安回家。

把好“最后一环”
“载人航天,人命关天,返回舱的处置关系到航天员的安危,我们一步都不能错。”这是五院载人飞船回收队伍始终如一的信条。
返回舱的回收工作是整个载人飞行任务的最后一环。神舟十五号预计清晨归来,试验队需要夜里出发、凌晨就位。考虑到任务实际,试验队重点开展了夜间戈壁滩行驶的专项安全培训,专门针对戈壁滩夜间低温的情况做好预案。
2023年6月4日凌晨,试验队员们奔赴东风着陆场,在预定落点附近准备返回舱落地前的各项事宜。
6时33分,神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。试验队迅速到达返回舱落点,第一时间对舱体进行状态检查,确认舱外无危险源后,打开舱门。之后,对舱内状态进行检查。航天员出舱后,试验队迅速执行各项操作步骤,对返回舱进行处置。
随后,试验队关闭返回舱舱门。待返回舱装车运回指定地点后,他们将继续完成相关操作。至此,神舟十五号载人飞船返回舱的处置(回收)工作宣告基本完成。
“看到航天员平安归来,我们所有的努力都是值得的,大家都特别开心。”五院神舟十五号载人飞船着陆场回收试验队与各方面一起,精心组织、精心准备、精心实施,确保本次任务取得了圆满成功。

GNC系统“更新换代”
空间交会对接GNC技术是载人航天的三大基本技术之一。我国迄今发射的所有神舟载人飞船、天舟货运飞船的GNC系统,均由五院502所研制。尤其是对于神舟而言,返回再入GNC技术直接关系航天员的生命安全。以此次返回任务告捷为标志,我国自神舟十二号飞船起全面升级的,以自主快速交会对接、自主自适应预测再入返回制导为特征的制导导航与控制系统(GNC系统),完成全面更新换代。
我国的飞船返回再入GNC技术共经历了两代。第一代被称为“标准弹道自适应制导方法”,在从神舟一号到神舟十一号的11艘飞船上应用。神舟十二号至神舟十五号这一批次的4艘神舟飞船,采用的是“自适应预测制导方法”,即第二代返回再入技术。
与以往神舟飞船相比,五院在神舟十二号到神舟十五号这一批次载人飞船上,对交会对接GNC系统进行了全面升级,实现了由慢速交会对接到快速交会对接、由面对单舱到面对多舱、由单对接口到多对接口等多个突破。同时,老一代航天人梦想已久的“星光—卫星星座—捷联惯性组合导航”技术,也在这批飞船上得到应用,支撑神舟连续实现高精度返回。
“采用二代返回技术后的最差返回精度比一代的最好都好!”五院载人飞船系统副总设计师胡军说。如果采用一代技术,当出现大范围的轨道条件变化时,就需要地面进行人工干预;如果采用二代技术,GNC系统则可以自主适应,而且可以实现一系列“更强”“更优”。体现在返回精度上,采用二代技术的4艘神舟飞船可以说能做到“指哪儿打哪儿”。不过,这批神舟飞船并不是“自适应预测制导方法”技术的首秀,该技术此前已经在我国新一代载人飞船、嫦娥五号等型号中得到了验证。4艘神舟飞船连续的“落点精准”,进一步证明了该方法的科学性、稳定性、先进性和强适应性,推动了中国空间站任务顺利推进。
谈到团队多年攻关经历,五院502所交会对接首席专家解永春说:“中国的交会对接技术体现着中国智慧、中国力量!”
大伞“再立新功”
神舟十五号返回过程中的每一个动作都牵动人心。当飞船快要回归地面时,一顶红白相间的大伞如约绽放,守护着神舟十五号载人飞船返回舱徐徐飘落、稳稳着陆。这顶特大型降落伞是航天员的“生命之伞”,由航天科技集团五院508所研制,伞衣面积达1200平方米,若在地面铺展开来大约可覆盖三个标准篮球场。
1992年载人航天工程立项后,为载人飞船研制降落伞提上了日程。但这项任务的挑战非常大,技术指标要求非常高,堪称“看起来不可逾越的高峰”。五院508所回收着陆分系统研制团队决心自立自强,造中国人自己的伞。在详尽分析技术指标和使用条件的情况下,他们确定了把1200平方米特大环帆伞作为主伞的减速方案。经过大量、反复的试验验证,研制人员苦攻多年,终于攻克了特大型降落伞的设计、制造、试验、总装等多项技术难关。
从1999年神舟一号成功发射返回,到2003年神舟五号完成我国首次载人飞行,再到现在神舟十五号荣耀归来,大伞不仅为神舟系列飞船15次绽放,而且实现持续创新优化。在神舟十二号到神舟十五号这一批的飞船任务中,回收着陆分系统批次产品研制涉及5大类共12项技术状态更改。研制团队深入研究产品机理,充分论证与试验验证,加强研制过程质量控制,保证所有关键过程记录完善、万无一失。
伞花绽放,意味着即将平安抵达。以神舟十五号航天员乘组“圆梦”归来为标志,大伞护佑中国人完成了第10次载人飞行。伞花绽放,是对航天员生命托付的最美答案。
文/广州日报·新花城记者:肖欢欢 通讯员:任昕宇、罗维玮
图/广州日报·新花城记者:肖欢欢 通讯员:任昕宇、罗维玮
广州日报·新花城编辑 蔡凌跃