揭秘：神舟十三號乘組安全勝利凱旋，得益於這些“黑科技”

2022年4月16日上午，一朵“紅白傘花”緩緩降落在內蒙古的東風着陸場，神舟十三號載人飛船成功着陸，3名航天員安全回家。醫監醫保人員對航天員進行狀態檢查後，3名航天員表示：“感覺良好。”

從距離地面300多公里的太空穿越大氣安全着陸，這也是神舟系列飛船順利執行的第八次載人飛行任務。作為中國空間站關鍵技術驗證階段發射的第二艘載人飛船，神舟十三號也是駐留太空時間最久的神舟飛船。在此次飛行任務中，神舟十三號載人飛船實現了多個“首次”。

在返回過程中，同步點火、慣性導航、3個籃球場大小的降落傘等“黑科技”設備也順利完成任務，護航神舟十三號航天員乘組平安“回家”。

4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙在東風着陸場預定區域成功着陸。圖/IC photo

4台反推着陸發動機完成關鍵“剎車”

着陸反推發動機是神舟十三號飛船上的重要設備，着陸反推發動機能否成功點火和正常工作，是決定航天員能否安全回家的“最後一棒”，也決定着飛行任務的最終成敗。

“這是我們的發動機在軌時間最長的一次，我們必須確保發動機的高可靠性和高安全性，從而保證飛船返回艙‘走穩’歸航路。”談起與前幾次任務的不同時，中國航天科技集團八院動力所項目指揮孫福合表示，從神舟十二號的33天到神舟十三號的183天，超長時間的太空待機將給發動機帶來極大的挑戰。

太空環境複雜，着陸反推發動機隨返回艙升空後將經歷長時間太空繞行、下降返回等多次複雜的環境考驗，對發動機的環境適應性要求極高。“雖然我們有着研製着陸反推發動機的深厚基礎，對相關的結構也都再熟悉不過，但我們還是給發動機羅列了所有可能會遇到的環境條件，併為其策劃了全面的考核試驗，以此來確保發動機在運輸、裝卸、貯存、使用過程中的結構完整性和可靠性。”孫福合説。

據介紹，為適應在軌飛船的空間環境，設計師們對發動機進行了嚴格的環境模擬試驗；為了確保發動機點火的安全可靠，進行了安全裕度驗證試驗；為了確保發動機的高可靠性，進行了發動機的高温烤爆試驗等。

神舟十三號返回艙艙體安全平穩落地。圖/IC photo

同時，返回艙的着陸過程對於航天員來説也是個不小的挑戰。在經歷灼燒、黑障、開傘減速等程序後，返回艙仍然以近9米/秒的速度下降。而此時航天員是背朝下方面朝天地坐在返回艙裏，如此高的着陸速度將損傷航天員的頸椎。為了確保他們的安全，必須進一步降低衝擊。而這一關鍵的“剎車”過程就由4台反推着陸發動機完成。

為此，動力所的設計人員設計了一套出色的“剎車”動作：在返回艙距離地面1米時，4台反推着陸發動機必須在 10 毫秒內同時點火，大量燃氣的積聚將在燃燒室內形成高壓，最終從尾部的噴口中噴出，以反推力來減緩落地速度。

每台都能在瞬間產生大約3噸的巨大推力，4台一起工作，就有十多噸的推力。這股巨大的反推力有效地抑制了返回艙的下墜勢頭，大大降低了飛船的下降速度，減輕了航天員着陸過程中受到的過載衝擊，提高了返回艙降落過程中最後一個環節的安全性。

慣性導航設備精準定位東風着陸場

從飛船與空間站分離開始到精準降落在東風着陸場，整個飛行過程都離不開慣性導航設備。

據中國航天科技集團九院介紹，航天九院13所研製的光纖慣性測量單元是飛船GNC分系統的關鍵單機，用於測量飛船的角速度和加速度，通過給出準確測量信息，為宇航員準確返回着陸場提供關鍵數據信息，助力飛船成功進入返回軌道，確保飛船精準落地。

此外，航天九院16所（7171廠）研製的二浮慣性測量單元位於飛船返回艙內，是飛船空間穩定運行和安全返回的關鍵單機，通過實時測量飛船的運動信息，精確控制飛船的姿態和速度，為飛船穩定運行和安全返回提供可靠保障。

神舟十三號返回艙安全降落在東風着陸場預定區域。圖/IC photo

值得注意的是，返回過程中，艙內設備中的控制管理、醫學保障、語音通話等都對飛船和航天員至關重要。實現這些功能，離不開航天九院771所研製的數管分系統中央單元、艙載醫監設備主機、話音處理組件等單機。

記者瞭解到，數管分系統中央單元相當於飛船神經中樞，通過系統總線，完成對數管分系統及其他分系統設備的控制管理，實現各類數據及指令的存儲、控制、處理和轉發。艙載醫監設備主機是航天員生理信息測量系統的數據處理中心，相當於臨牀護士，負責接收航天員的生理健康指標信號，實現醫學監督與保障。話音處理組件安裝在航天員的通信頭戴裝置內，配置雙麥克、雙耳機，為航天員在返回過程中與地面站保持語音聯絡提供有力保障。

應急數據記錄器也是艙內重要設備之一。由航天九院704所設計的應急數據記錄器，記錄並存儲着飛船返回地球全程的重要數據，包括聲音、艙內氣壓、温度、濕度、飛船姿態、各種設備工作狀態以及航天員在儀表上的操作等。即便是承受強衝擊、超高温火燒和落入深海後長時間浸泡的惡劣組合條件下，存儲的數據依然能被完整讀取。

世界上最大環帆傘保障航天員安全落地

降落傘產品是神舟飛船回收着陸分系統關鍵產品，生產過程複雜，關鍵控制環節多，從加工、包裝到裝配均為手工操作。此次從天而降的“紅白傘”則是由航天科技集團五院508所神舟飛船回收着陸分系統研製團隊製作而成。

“打開降落傘穩穩落地”是航天員“回家”的最後一道程序。在返回過程中，傘艙蓋打開後，先拉出引導傘，再拉出減速傘。減速傘工作數秒以後會和返回艙分離，並拉出主傘，通過主傘，返回艙的落地速度會逐漸降低。

世界上最大環帆傘保障航天員安全落地。圖/IC photo

記者瞭解到，此次護航神舟十三號的主傘面積達1200平方米，由1900多塊傘衣拼接而成，全部展開後可以覆蓋3個籃球場，拉直長度近70米，能夠橫跨足球場，是世界上最大的環帆傘。

降落傘的加工是神舟飛船研製過程的關鍵一步。怎樣在有限的空間裏保證1200平方米主傘的所有尺寸一致是最讓團隊頭疼的問題。航天科技集團五院508所降落傘研製中心組長楊霞，主要負責神舟十三號降落傘工藝的編制，以及設計加工工藝流程、細化工序內容，制定生產階段的產品質量保證控制措施，解決降落傘加工過程中的技術難題。

據她介紹，在產品複查環節，該團隊成員要從降落傘生產的全流程複查產品每一個零部件加工的一致性狀態，要保證 96 根徑向帶加工後的線跡鬆緊度一致，確保每一根徑向帶長度一致，確保產品質量萬無一失。

新京報記者 張建林

編輯 陳靜 校對 劉軍