薛英民科技日報記者付毅飛實習(xí)記者都芃
4月16日9時56分，神舟十三號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸，三位“太空出差”183天的航天員安全返回。從北京時間4月16日0時44分，神舟十三號載人飛船與空間站天和核心艙成功分離，到9時56分返回艙成功著陸，整個返回過程僅耗時約9小時。這是我國載人飛行任務(wù)中首次以快速返回模式返回地球，也標(biāo)志著我國載人飛船返回技術(shù)實現(xiàn)了新的突破。而這突破背后，是一代又一代航天人接續(xù)奮斗、不斷探索的結(jié)果。
工程伊始作為備選
載人飛船返回技術(shù)是建設(shè)空間站的關(guān)鍵和必備技術(shù)，關(guān)乎著任務(wù)的成敗和航天員的生命安全?；仡檹纳裰垡惶柕缴裰凼柸蝿?wù)，中國的神舟飛船始終保持著國際領(lǐng)先的返回精度。如果以代際劃分，神舟一號到神舟十一號所采用的標(biāo)準(zhǔn)彈道自適應(yīng)制導(dǎo)方法，可以算作第一代返回技術(shù)。而自神舟十二號開始采用的自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)方法，精度更高、適應(yīng)性更強、更加智能，可算作第二代返回技術(shù)。
但這兩代技術(shù)，其實最初是一同被提出來的。早在1993年，中國載人航天工程立項后不久，中國航天科技集團五院502所再入返回技術(shù)的研制團隊便已分析了兩類主要的返回制導(dǎo)方法，一種是基于標(biāo)準(zhǔn)彈道的返回制導(dǎo)方法，即按照事先計算好的路徑，偏離了就修正；另一種則是基于落點預(yù)報的返回制導(dǎo)方法，即始終瞄準(zhǔn)終點進行全局性調(diào)整。神舟十二號任務(wù)采用的第二代返回技術(shù)，便屬于此種方法。當(dāng)時第一種方法已經(jīng)較為成熟，在國際上有成功應(yīng)用的先例，所以便作為了技術(shù)攻關(guān)的首選方案。而第二種基于落點預(yù)報的方法，雖然普遍被認(rèn)為較前一種方法更加靈活、精度更高、適應(yīng)性更好，但限于當(dāng)時計算機的計算能力，全世界尚無應(yīng)用，因此只能作為備選方案。
在等待中持續(xù)發(fā)力
雖然選擇了標(biāo)準(zhǔn)彈道制導(dǎo)方法，但面對更加先進的新技術(shù)，沒有人忍心放棄。502所研制人員雖然明知該技術(shù)無緣載人一期、二期任務(wù)，但在爭分奪秒的型號研制之余，他們?nèi)匀幌朕k法擠時間，按照型號標(biāo)準(zhǔn)深化落點預(yù)報方法的研究，一個個核心問題也相繼解決?！白赃m應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)性能非常好，為什么神舟沒有用？”曾有人提出這樣的疑問。但這就是“人命關(guān)天”的載人航天，只要原方案沒有問題，新技術(shù)論證得再好也不能貿(mào)然更換。
但“機會總是留給有準(zhǔn)備的人”。2010年底嫦娥三期工程上馬，目標(biāo)是月球取樣返回。502所積極支持并堅持采用自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)作為月地跳躍式再入的返回制導(dǎo)方法。這次面向?qū)嶋H應(yīng)用的機會，也促進了該方法的進一步完善。據(jù)了解，在距離型號出廠只有兩個月的時候，研制團隊提出了效果更優(yōu)的技術(shù)改進。基于嚴(yán)密的驗證和出于對研制隊伍的絕對信任，嫦娥五號總指揮、總設(shè)計師楊孟飛批準(zhǔn)了他們的技術(shù)狀態(tài)更改申請。2014年11月1日，嫦娥五號再入返回試驗器以第二宇宙速度跳躍式再入返回地球，開傘點精度509米，創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。
抓住契機實現(xiàn)突破
2013年，推動載人飛船返回技術(shù)升級的契機來了。為了促進自主可控，確定自載人三期神舟十二號飛船開始，后續(xù)載人飛船關(guān)鍵部件將采用國產(chǎn)設(shè)備，這意味著二十多年積累的控制器軟件將一夜歸零。但有舍必有得，面對這一與風(fēng)險并存的機遇，中國載人航天工程載人飛船系統(tǒng)副總設(shè)計師胡軍提交了一篇《神舟12號智能制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)設(shè)想》報告，提出了對相關(guān)問題的統(tǒng)一處理方法，給載人飛船返回技術(shù)升級提供了契機。
但事情發(fā)展遠(yuǎn)比想象中曲折。雖然自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)在無人試驗器上取得了極好的效果，但載人飛船人命關(guān)天，原理雖已無人質(zhì)疑，但大家都擔(dān)心技術(shù)實現(xiàn)能否不出意外。但如果不采用自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)，那么未來在空間站階段將要執(zhí)行數(shù)十次載人飛行任務(wù)的神舟飛船，將永遠(yuǎn)被定位為20世紀(jì)90年代的水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國際先進水平。況且，僅僅依靠標(biāo)準(zhǔn)彈道制導(dǎo)的方法已經(jīng)無法適應(yīng)空間站階段的各種復(fù)雜情況。
出于對空間站任務(wù)的長遠(yuǎn)考慮，即使兩次被否定，502所的研制隊伍也始終不肯放棄。終于，功夫不負(fù)有心人，2017年相關(guān)返回技術(shù)狀態(tài)更改論證的報告得以通過，自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)方法被成功應(yīng)用于神舟十二號載人飛船。而此次神舟十三號的快速返回，也再次證明了自適應(yīng)預(yù)測制導(dǎo)方法走在了正確的方向上，代表了國際先進技術(shù)的發(fā)展趨勢。相信在不遠(yuǎn)的將來，在此基礎(chǔ)上，我國載人航天再入返回技術(shù)也將取得新的突破。
（文章來源：科技日報）
標(biāo)簽： 載人飛船
