2021年10月16日,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3人送入太空。如今半年过去,4月中旬,神舟十三号乘组的太空“出差”即将结束,3名航天员也即将回家。据中国载人航天工程网官方微博@载人航天小喇叭 14日消息,目前东风着陆场已准备就绪,静候航天员们凯旋。
东风着陆场:目前一切准备就绪
据中国载人航天工程办公室官方微信公众号“中国载人航天”,东风着陆场位于内蒙古阿拉善盟额济纳旗的中南部地区,这里地域辽阔人烟稀少,冬季干冷,夏季炎热,少雨多风。这里有沙漠、戈壁、山地,基本涵盖了需要进行试验的各种着陆地形。
“转正”前,东风着陆场一直作为四子王旗着陆场的备用着陆场。2016年6月26日,长征七号运载火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱在东风着陆场返回。这是东风着陆场首次在载人航天工程中启用。此后,东风着陆场“露脸”的次数就变多了。2020年5月8日,我国新一代载人飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆。从神舟十二号载人飞行任务开始,着陆场则由内蒙古四子王旗着陆场调整到东风着陆场,首次开启着陆场系统常态化应急待命搜救模式,2021年9月17日13时30分许,神舟十二号返回舱就在东风着陆场安全降落,聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员安全返回地面。
神舟十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆
而今,东风着陆场准备就绪,正在等待神舟十三号载人飞船归来。
作为此次神舟十三号载人飞船的着陆场,与四子王旗着陆场相比,东风着陆场有哪些优势呢?
首先,仅需一支搜救力量即可满足各任务段的搜救任务需求。中国载人航天工程着陆场系统副总设计师卞韩城曾经介绍说,依托酒泉卫星发射中心建设东风着陆场,部署一支搜救力量,就可在发射、运行、返回各个任务段执行多样化搜救任务,不仅可以搜救飞船回收舱,还可以搜索火箭残骸和完成航天员应急搜救任务常态化值守。
其次是,建设维持费用低,搜救能力强。可以依托酒泉卫星发射中心的人力资源和测控、通信、气象、医疗、运输与后勤保障等设施设备,以规模有限的专业搜救力量为主,随时可组成功能体系完备、专业门类齐全的搜救队伍,能更好地统筹利用资源,既可降低着陆场建设和维持费用,又可保持强大搜救能力。
最后,可带动和促进地方经济发展。东风着陆场位于戈壁荒漠,这里人烟稀少、草场和耕地很少,暂无大规模经济建设规划,着陆场不仅不会影响地方原有的经济建设,还可通过发展航天旅游产业带动地方经济发展。
为了顺利迎回3名航天员,近日,酒泉卫星发射中心搜救分队联合其他搜救力量,在东风着陆场展开了针对性演练。目前一切准备就绪,就等着神舟十三号航天员乘组安全返回。
酒泉卫星发射中心:搭好天梯接人回家
4月14日,酒泉卫星发射中心官方卫星公众号“大漠问天”也表示,中心技术总体部门测控技术总体人员将利用中心三千公里测控走廊,搭好测控天梯,全程连续跟踪测量返回舱,护送航天员顺利回家。
“我们的测控工作类似于下围棋,如何在一个方形矩阵中合理布局,每落一个子都要考虑到整体棋局的长远未来,才能取得最终胜利。”马峰作为中心技术总体部门测控技术总体室副主任,自神舟十二号返回启用东风着陆场以来,他和他的同事们便开始在这特殊的方阵中进行长期的“设棋布局”。
在测控工作的“棋盘”上,有一个重要的子叫“落点景象测量系统”,该系统的主要功能是获取飞船返回舱距地面1km高至落地的实况景象。在飞船返回过程中,由于光学设备在近地面会不同程度地受地物遮挡,因此返回舱下降到一定高度后,部署在着陆场周边的光学设备将无法继续进行测量。
在数千公里的测控走廊上,这“最后一公里”景象的获取曾经却是测控技术总体团队的一道“心头坎”。
在测控团队的共同努力下,2021年神舟十二号返回舱返回东风着陆场时,落点景象测量系统首次近距离拍摄到了返回舱伞降过程及着陆实况景象,准实时测量了返回舱落点,实现了测控“最后一公里”景象获取难题的突破。
神舟十二号“教科书式”测控给测控技术总体人员带来丰富的经验。为圆满完成神舟十三号返回任务,测控技术总体团队将再一次向“最后一公里”发起挑战。
返回舱落地后,为使落点景象测量系统准确且快速地测量飞船落点位置,团队成员需要在着陆场不同的位置将光学设备合理“落子”,但着陆场核心区内要求布设的设备数不能过多且不得超过规定高度,以最大可能地减少返回舱与光学装备的碰撞概率。
“我们要在光学设备布点数、布点位置与最低碰撞概率之间寻找最优平衡。”团队中的科技人员郭毅说道。为达到这一平衡,数月来他们积极开展技术协调和总体文书优化设计工作,进行仿真模拟分析,并多次进入戈壁滩进行实地勘测。
无数次迎风战沙的实地勘测和不断修正后,落点景象测量系统方案最终通过安全性分析。
相较于神舟十二号传统的返回模式,神舟十三号采用了快速返回模式,对系统连续稳定地跟踪测量提出了更高的要求,测控总体团队也因此面临着更加严峻的挑战。
“在整个‘追踪’过程中,我们的目标是全程跟踪,一秒钟也不停歇!在这个过程中有个很大的障碍——长达近5分钟的‘黑障’。”测控系统高级工程师李春锋介绍说。
“黑障效应”是返回舱以超高音速再入大气层时,表面包裹着一层等离子鞘套,能吸收和反射电磁波,使返回舱与外界的无线电通信衰减、甚至中断的现象。返回过程中,黑障效应无法避免,它会导致USB设备跟踪中断,同时在返回舱出黑障时,也可能导致雷达信号中断。
贠龄童解释说:“如果在某位置的棋子‘无气’了,要及时‘提子’换上其他棋子,这样棋盘就活了。我们通过论证分析,在USB设备无法跟踪的‘黑障区域’内,利用其他有效跟踪设备,保证了测量数据的全程连续。”
神舟十三号的瞄准点需要在返回任务实施前一定时间内才能确定,这种不确定性导致机动测控设备点位、中心的配置等技术状态无法固化,给状态管控带来了很大难度。
针对这一特殊情况,测控总体人员积极沟通协调状态,狠抓任务质量控制,确保技术状态受控。针对任务状态变化快的特点,积极主动与相关单位对接状态,并及时更新测控系统状态;机动设备转场后,及时跟进确认设备参数配置,确保参试设备状态稳定可靠。
“在一个棋局里,我们要赢得最后的胜利,靠的不仅仅是每一步棋的审慎思考和长远打算,还有我们心底必胜的信念,在从事测控技术总体工作的征途里,‘忠诚奉献’是我们最坚强的必胜信念,‘时刻准备着’是我们最执着的坚定守候。”测控技术总体室主任王晓光说。
神舟十三号返回日期渐近,测控总体技术团队将以“跟踪测量立体连续,落点预报快速准确”为任务目标,以饱满的工作热情和昂扬的战斗状态,确保测量连续、光学景象连续,为英雄航天员安全 “回家”搭好天梯