神舟十三号载人飞船快速返回的背后使用了哪些黑科技?

神舟十三号载人飞船快速返回的背后使用了哪些黑科技?下面就来讨论一下这个问题,希望这些内容可以帮助到有需要的朋友。

2022年4月16日上午,一朵“红白伞花”缓缓降落在内蒙古东风着陆场,神舟十三号载人飞船成功着陆,三名航天员安全回国。医监医保工作人员对航天员进行检查后,3名航天员说:“我高兴。”

通过再生空气从300公里外的外太空安全着陆,也是神舟系列飞船第八次成功的载人导航任务。作为中国空间站核心技术检验环节派出的第二艘载人飞船,神舟十三号也是在外太空停留时间最长的神舟飞船。在这次航行中,神舟十三号载人飞船完成了几个“第一”。

在整个返回过程中,火种、惯性导航、三个篮球场大小的滑翔机等“高科技”机械设备也圆满完成任务,护送神舟十三号航天员安全“回家”。

着陆推力发动机是神舟十三号飞船上的主要设备。着陆推力发动机能否成功点火并正常工作,是决定航天员能否安全回家的“最后一棒”,也决定着导航目标的最终成败。

“这也是人的发动机在轨道上运行很久的时候。大家需要保证发动机的高可靠性和高安全系数,这样才能保证飞船返回舱在回家的路上‘走得稳’。”说起与每次任务的区别,中国航天科技集团八院动力所新项目指南孙福河表示,从神舟十二号的33天到神舟十三号的183天,长时间的外太空休眠会给发动机带来很大的挑战。

外层空间的自然环境很复杂。着陆推力发动机随返回舱起飞后,会经历多次复杂的自然环境训练,如长时间的外太空迂回、降低背部等。,发动机对自然环境的适应性极高。“虽然大家对着陆推力发动机的研发有很强的基础,对相应的结构也有较好的了解,但人们还是为发动机列出了所有可能遇到的自然环境标准,并为其方案策划了全面的评估实验,以确保发动机在运输、装卸、储存和使用全过程中的结构完整性和稳定性。”孙福和说。

据了解,为了融入在轨航天器室内环境,室内设计师对发动机进行了严格的环境监测系统实验;为了保证发动机点火的可靠性,进行了安全裕度认证实验。为了更好地保证发动机的高可靠性,进行了发动机的高温烘烤和爆炸实验。

同时,返回舱的整个着陆过程对航天员来说也是一个很大的挑战。经过燃烧、黑障、降落伞下降等过程,返回舱的效率仍然需要降低差不多每秒9米。此时,航天员正背朝新天地坐在返回舱里。这么高的着陆率会损伤航天员的颈椎。为了更好地保证他们的安全,有必要进一步减少影响。这个重要的“刹车踏板”的整个过程,是由四台反向着陆发动机来完成的。

因此,驱动力所的设计方案设计了一个绝佳的“刹车踏板”姿态:当返回舱与路面距离为1米时,必须在10 ms内使四台推力着陆发动机同时点火,大量天然气的积累会在气缸内产生高压,最后从尾端的喷口喷出,以反推力减缓着陆速度。

每套能在瞬间产生3吨左右的巨大驱动力,4套一起工作,会有10吨以上的驱动力。这种巨大的反推力合理地遏制了返回舱的下降趋势,大大降低了飞船的下降速率,减轻了航天员在整个着陆过程中的载荷冲击,提高了返回舱最后一级在整个着陆过程中的安全系数。

从飞船与空间站分离,到在东风着陆场精确着陆,整个导航过程都离不开惯性导航机械设备。据中国航天科技集团九院详细介绍,航天九院13制造的金属惯性力精密测量单元是航天器GNC分系统的重要单机版,用于精确测量航天器的角速度和瞬时速度。根据准确无误的测量信息,给出航天员准确返回着陆场的重要数据信息,有助于飞船顺利进入和返回轨道,保证飞船准确着陆。

此外,由航天九院16所(工厂7171)研制的二浮惯性力精密测量模块位于飞船返回舱内,是飞船室内空间平稳运行和安全返回的重要单机版。根据对飞船适应度信息内容的实时精确测量,精确控制飞船的姿态和速度,从而保证飞船的平稳运行和安全返回。

特别是回到整个过程,舱内机械设备中的调整和管理方法、医疗保障、语音聊天等等,对飞船和航天员尤为重要。要完成这个功能,离不开数码管系统中间模块的单机版,离不开机载医监机械设备的服务器,离不开航天九院771制造的语音解析组件。

记者意识到,几个管路系统的中间模块相当于飞船的中枢神经系统。按照系统总线来规范和管理大部分管道系统和其他子系统,存储、操纵、求解和共享各种统计数据和命令。星上医学监测机器设备服务器是航天员生理信息含量测量系统的信息处理核心,相当于临床医学护理人员,承担接收航天员生理健康指标值的数据信号,完成医学监督保障。语音解决组件安装在航天员佩戴的通信设备中,配备双麦克风和双手机耳机,充分保证航天员在返回的整个过程中与飞控保持视频和语音联系。

应急数据信息监控软件也是舱内的关键设施之一。航天九院704所研制的应急数据信息监控软件,记录并存储了飞船返回地球全过程的关键数据信息,包括噪声、舱内标准气压、温度、环境湿度、飞船姿态、各种机械设备运行状态、仪表盘上航天员使用情况等。即使在强烈冲击、高温高压火烤、坠入海底后长时间浸泡的极端成分标准下,存储的数据和信息依然可以详细加载。

滑翔机是神舟飞船回收着陆分系统中的重要商品。生产过程很复杂,有许多重要的操作步骤。从生产、加工、包装到安装都是纯手工制作。这次从天而降的“红白伞”,是航天科技集团五院508所神舟飞船回收着陆分系统R&D精英团队制作的。

“打开滑翔服,稳稳地站在地面上”是航天员“回家”的最后一道程序。在整个返航过程中,打开伞盖后,先拉出正确的导向伞,再拉出减速伞。十几秒后,降落伞将与返回舱分离,拖出主伞。根据主伞显示,返回舱的着陆速度会逐渐降低。

记者了解到,这次为神舟十三号护航的主伞总面积为1.200平方米,由1.900块伞拼接而成。毕竟它能覆盖三个篮球场,拉直到近70米的长度,还能穿过足球场。这是世界上最大的圆帆伞。

滑翔服的生产加工是神舟飞船研发的重要一步。如何在相对有限的室内空间内保证1200㎡主伞所有规格的准确性和时效性,是精英团队最头疼的问题。航天科技集团五院508所降落伞研制中心组长杨霞负责神舟十三号滑翔服加工工艺的定型,其设计方案、生产工艺、工艺内容的优化,制造中产品质量保证控制方法的制定,滑翔服生产过程中瓶颈的处理。

据她详细介绍,在产品跟进阶段,精英团队成员要从滑翔机生产制造的全过程跟进产品各部分的一致性,确保生产加工后的96条切线带针脚富有弹性、一致,确保每条切线带长度一致,确保产品质量万无一失。