#试验#我国新一代载人飞船试验船成功返回！这些黑科技为它护航
◎ 陈袁 雷江利 杨鸣 科技日报采访人员 付毅飞
据中国载人航天工程办公室消息 ， 2020年5月8日13时49分 ， 我国新一代载人飞船试验船返回舱在轨飞行2天19小时后 ， 在东风着陆场预定区域成功着陆 ， 试验取得圆满成功 。
12时21分 ， 北京航天飞行控制中心控制试验船完成返回制动 ， 进入返回轨道 。 13时33分 ， 服务舱与返回舱成功分离 。 试验船返回舱安全着陆后 ， 搜救分队第一时间发现目标并到达着陆现场开展处置 ， 经现场确认 ， 舱体结构完好 。
来源: 中国航天科技集团五院
新一代载人飞船是面向我国载人月球探测、空间站运营等任务需求而论证 ， 瞄准国际先进水平的新一代天地往返运输飞行器 ， 具备高安全、高可靠、模块化、多任务、可重复使用等特点 ， 可提高我国载人飞船的乘员人数和货物运输能力 。 试验船采用返回舱与服务舱两舱构型 ， 通过配置不同的服务舱模块来适应近地空间和月球探测任务 。
采访人员从中国航天科技集团五院了解到 ， 该院为飞船配备的多种黑科技 ， 成为确保它成功返航的秘诀 。
全新铠甲确保气动防热
"如果有机会从太空观察试验船返回舱再入返回过程 ， 会发现它是一个边燃烧、边以10倍于歼20飞机的速度突飞猛进的'火球' ， 迫不及待地投向地球的怀抱 。 "五院技术人员形容说 。
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要知道 ， 试验船返回舱需要以接近第二宇宙速度再入大气 ， 气动力最高值超过70万牛顿 。 再入过程中 ， 试验船与空气发生剧烈撞击和摩擦 ， 由此产生极为剧烈的气动加热效应 ， 产生的温度高达上千度 。
对此 ， 五院总体部为其设计了可拆卸式防热与承载一体化结构 。 这一副防热铠甲 ， 作用至关重要 。
据了解 ， 这一新型防热材料由五院529厂研制 ， 它在具备防热超能力的同时 ， 重量比传统材料降低了30% 。这种同时具备轻量化、高强度、抗烧蚀等性能的防热材料 ， 突破了国内三维纤维结构增强抗烧蚀纳米材料体系研发技术 ， 开创了大型防热结构一体化制备技术的应用先河 ， 未来将有力支撑我国多个型号发展 。
新型控制技术确保精准返回
试验船返回舱的再入过程 ， 就像让一个已经高速到达山顶的滑雪运动员 ， 沿着陡峭的山坡疾速俯冲 ， 最后以合理的速度准确到达山脚下的终点 。
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此次滑行可谓危机重重 ， 如果运动员不具备很好的操控和预判能力 ， 要么会偏离指定赛道 ， 要么会偏离终点 。 这要求他必须准确判断自己的滑行状态 ， 推算出后续路线 ， 同时能够精准控制下滑轨迹 。
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再入返回模拟图
在试验船再入过程中担此重任的 ， 是制导、导航和控制（GNC）系统 。
五院502所GNC系统工程师们为试验船设计了新型预测-校正轨迹控制策略 ， 能够根据当前飞行状态 ， 准确判断与目的地的偏差 ， 以及任务的特殊要求 ， 根据判断结果调整升力方向并决定后续飞行轨迹 ， 进而精准地控制试验船完成再入飞行 。
如果研究试验船的轨迹 ， 会发现是一条弯弯曲曲的"蛇形" ， 这就是GNC系统指引它走出的平安回家之路 。
群伞系统确保安全减速
试验船返回舱比神舟飞船返回舱更大、更重 ， 重新进入大气层后 ， 需要更为强劲的减速动力和平缓的载荷控制 。
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