神六归程闯四道关

　　神六归程　闯四道关

　　专家解密飞船“返乡之旅”，搜救部队投入9种先进装备

　　神6回家

　　据新华社电　经过多天太空之旅后，神舟六号飞船返回舱返回祖国。我国载人航天工程着陆场系统总设计师侯鹰在接受新华社记者采访时说，飞船回家之路并不轻松，要闯过“烧蚀关”“黑障关”“过载关”和“冲击关”四道关口。

　　“烧蚀关”

　　侯鹰说，在整个飞行过程中，发射和返回过程对航天员和飞船的考验最大，而返回阶段尤为突出。在距地球约100公里时，返回舱开始再入大气层。由于返回舱对大气的高速摩擦和对周围空气的压缩，返回舱的速度急剧降低，这样它的大部分动能变成了热能。虽然大部分热能以辐射和对流的方式散失掉，只有百分之几的热能传给返回舱，但这也会使飞船变成一团火球，达到上千摄氏度的高温。为此，飞船必须从再入大气层的轨道、再入方式上考虑，使再入速度不至于急剧变小，同时在飞船表面采用有效的隔热结构和隔热方式，使返回舱内的温度保持在40摄氏度以下。

　　“黑障关”

　　进入大气层时，飞船会出现极为危险的“黑障”现象。由于飞船返回舱高速进入大气层时，会在飞船表面和周围气体中产生一个温度高达上千摄氏度的高温区。高温区内的气体和飞船表面材料的分子被分解和电离，形成一个

　　“过载关”

　　接着，航天员还要过“过载关”。飞船在大气层内减速的过程，会使返回舱内的人员和设备受到过载的作用，就像是急刹车时车上的乘客会感受到向前的推力一样。当过载超过一定限度时，航天员就会出现生理失调，轻者会出现呼吸异常、代谢紊乱、头昏、疲倦，重者会出现中心视觉消失、视觉变红、昏迷。因此，返回再入时的最大过载应限制在10G以内。

　　“冲击关”

　　最后一关“冲击关”也不轻松。尽管经过降落伞减速后，返回舱的着陆速度会从200米/秒降低到7－10米/秒，但是，在重量超过3吨的返回舱着陆的瞬间，航天员仍然会感受到很大的冲击力。针对这一点，飞船上设计了缓冲火箭发动机和缓冲座椅。着陆前，航天员的座椅会自动提升，把航天员受到的着陆冲击力降到最低点。在返回舱降落到离地面大约1米时，缓冲火箭发动机点火，使返回舱以1－2米/秒左右的速度着陆。“即便如此，也很难保证不出任何意外。我们对可能出现意外的环节都进行了改进，确保航天员平安回家。”侯鹰充满信心地说。

　　“返乡通道”这样铺成

　　从主、副着陆场到海上应急救生区，“舱落人到”不超30秒

　　据新华社电　随着神舟六号飞船即将开始“返乡之旅”，人们将关注的目光集中到了内蒙古四子王旗的主着陆场。我国载人航天工程着陆场系统总设计师侯鹰在接受新华社记者采访时表示，着陆场系统已为飞船和航天员铺设好了“返乡通道”。

　　着陆场系统总指挥隋起胜说，搜救部队投入了多种直升机和指挥调度车、医监医保车、工程运输车、航天员运输车、返回舱吊车、小型搜索车等9种先进装备。

　　“我国的着陆场系统，是随着载人航天飞行任务的发展而不断发展完善的。”自神五起担任着陆场系统总设计师的侯鹰说，神一时着陆场系统只有一个主着陆场，没有设立副着陆场和应急着陆场；神二时设立了应急着陆场；神三和神四时，又启用了副着陆场和海上应急救生区。“在神舟五号任务中，着陆场系统已经相当完善了，做到了舱落人到，前后不超过半分钟。”

　　目前，我国载人航天工程着陆场系统已建成了包括5个分系统在内的完备体系。这5个分系统分别是主、副着陆场分系统，陆上应急搜救分系统，海上应急搜救分系统，通信分系统和航天员医监医保分系统。在神舟六号飞行任务中，着陆场系统的核心任务是回收飞船返回舱和搜救航天员，此外，还要保证飞船着陆前后测控通信畅通，负责飞船返回舱及相关设备的运送和保护等任务。

　　侯鹰为记者详细讲解了着陆场系统承担的具体任务:

　　——跟踪测量飞船返回舱进入“黑障”前后的返回轨道，搜收记录返回舱上的遥测信息，并按有关要求及时准确发送相关遥控指令；

　　——在测控通读系统、航天员系统等部门的配合下，及时搜寻返回舱，协助航天员出舱，对航天员实施医监医保、急救并及时送至后方支援医院；现场处置吊运返回舱至指定地点；

　　——火箭起飞至飞船入轨前的应急救生或飞船在轨应急返回时，尽快营救航天员；

　　——保证着陆场系统与北京航天飞行控制中心及航天员的通读；

　　——提供着陆场范围内，高度在25公里以下的常规大气参数、短期

　　着陆场四大“利器”迎飞船

　　据新华社电“根据此次任务的变化和特点，着陆场系统新装备了四大‘利器’。”着陆场系统总设计师侯鹰在接受记者采访时说，“首次投入使用的这四大‘利器’，将确保飞船返回舱和航天员平安归来。”

　　利器之一:大型光学实况记录系统

　　对着陆场系统来说，确保飞船安全着陆的关键，是在飞船再入大气层时能够及时发现并紧密跟踪。为了提高及时发现飞船的有效距离，主着陆场加装了大型光学实况记录系统，可对可见光、红外光进行远距离探测和记录。这一系统的主光口径为600毫米，对可见光的探测距离为70公里左右，对红外光的探测距离可达150公里。因此，神六返回舱在刚刚再入大气层时，就会被牢牢锁定。

　　利器之二:医监医保直升机

　　着陆场系统一项重要的任务就是搜救航天员，并及时对航天员实施医监医保。为了确保能及时对航天员实施医监医保，这次任务中首次将医监医保设备装载到了直升机上，确保空中搜索救援分队不用等地面车辆就可以独立完成医监医保工作。

　　利器之三:直升机红外夜视系统

　　为了提高搜救直升机夜间执行任务的能力，所有参与搜救的直升机都加装了红外夜视助降系统，确保直升机能够在夜间准确降落，同时大大提高了空中发现目标的能力。

　　利器之四:应急救生辅助决策系统

　　“只要在电脑中输入发生应急情况的时间，系统就能自动生成救生方案。”侯鹰举例说，比如，飞船在上升段500秒时出现问题，只要启动这一系统，马上就可以在电子地图上找出飞船高度是多少，飞船到达地面需要多长时间，散布在多大范围内，周围海域哪艘打捞船离落点最近，船的航速是多少，多长时间能赶到，海况是什么情况，其他飞机能不能增援……所有这些信息都会清楚地显示出来，大大提高了救援指挥员的判断和指挥能力。“这一系统的使用，是着陆场系统具有开创性意义的一个变化。”

　　三大法宝护航天员回家　——降落伞、反推火箭、缓冲座椅

　　据新华社电“在飞船返回着陆过程中，降低速度、减缓冲击是确保航天员生命安全的关键。”我国载人航天工程着陆场系统总设计师侯鹰在接受采访时说，“为了保护航天员的安全，我们使用了降落伞、反推火箭、缓冲座椅三大法宝。”

　　降速如从100层楼飞下

　　飞船以数千米每秒的速度进入大气层，由于受到大气阻力的作用，速度会迅速下降。到距离地球表面15公里左右的高度时，飞船所受到的空气阻力大体与飞船自身的重力相当，这时飞船的速度由超音速下降到亚音速，并稳定在200米/秒左右。

　　如果飞船以这样的速度冲向地面，返回舱内航天员就如同从100层高楼上飞身直下，其后果可想而知。这时就必须依靠降落伞将飞船的速度降下来。当返回舱下降到距地面大约10公里的高度时，返回舱上的静压高度控制器通过测量大气压力判定高度，自动打开伞舱盖，首先带出引导伞，引导伞再拉出减速伞。此时返回舱速度大约为180米/秒左右。通过减速伞的作用，返回舱的速度下降到80米/秒左右。减速伞工作16秒钟后，与返回舱分离，同时拉出主伞。主伞先也采取两级冲气的方法，先张开一个小口，然后慢慢地全部张开，这时返回舱的下降速度逐渐由80米/秒减到40米/秒，然后再减至8－10米/秒。

　　然而，飞船即使是以8米/秒的速度着陆，所受的冲击力也可能将航天员的脊柱震断。这时，在飞船即将着陆的一瞬间——飞船距离地面大约1米时，安装在返回舱底部的4台反推火箭点火工作，使返回舱速度一下子降到2米/秒以内。

　　航天员座椅有缓冲功能

　　与此同时，具有缓冲功能的航天员座椅在着陆前开始自动提升。航天员座椅的前端，也就是航天员放置脚的部位固定在一个轴上；座椅的末端，也就是航天员的头部位置，可以在一定范围内上下活动。在飞船着陆前，如果自动提升程序出现故障，航天员也可以通过手工操作将座椅的末端提升20厘米左右，从而使冲击的能量被缓冲吸收。为了最大限度地吸收冲击的能量，航天员座椅上还铺设了一套根据航天员身材量体定制的赋形缓冲坐垫。

　　“这样，航天员着陆时就可以最大限度地避免冲击所带来的伤害。”侯鹰说。

　　3次调姿保神六准确返回

　　据新华社电　专家称，通过对飞船一系列的精确调姿、制动，确保飞船准确返回。

　　按预定计划，神六将从南大西洋上空向地球表面返回。停泊海上的航天测控船将向神舟六号发出返回指令，飞船发动机开始加温预热。在测控指挥系统的精确控制下，神舟六号飞船将逆时针转过90度，由轨道舱在前、返回舱居中、推进舱在后的轨道飞行状态变为横着飞行状态。这时，轨道舱从返回舱与推进舱中分离出来，留在太空轨道继续运行。

　　轨道舱分离后，返回舱和推进舱的组合体将继续逆时针转过90度，相当于与最初的飞行状态掉了个头。在降落到距离地球大约140公里时，返回舱与推进舱分离。推进舱进入大气层烧毁，返回舱进行最后一次也就是第三次调姿，以设定好精确角度向地球飞行。

　　这短短几分钟内的3次调姿与再入制动，对飞船的准确返回极为关键。侯鹰说，如果返回控制时间出现1秒钟的误差，就将导致地面落点9公里的偏差。

　　飞船降落“退烧”有3法

　　据新华社电　飞船返回再入大气层进入距地面80公里至40公里的稠密大气层时，是气动加热量最严重的一段，返回舱表面温度将高达上千摄氏度，像一个大火球。如果不采取防热措施，整个返回舱将被烧为灰烬。那么，怎样为飞船“退烧”呢？

　　“冰块式退烧”——吸热。吸热是采用导热性能好、熔点高和热容量大的钛合金等金属材料，吸收大量气动热量。用这类材料做飞船返回舱的蒙皮，气动加热传给飞船的热量为蒙皮所吸收、储存。这种方法防热能力有限，只适用于加热量很小的部分。

　　“酒精式退烧”——像发烧时擦酒精一样，用辐射散热的方法将热量散去。这种方法只适用于最大热流不超过每平方米100卡的情况。

　　“釜底抽薪式退烧”——烧蚀。就是用一些高分子材料做飞船的蒙皮，有意识地让它在高温加热时烧掉，将热量带走，从而达到保存主要结构的目的。

　　有关专家说，我们对飞船返回舱的外表采取了有效的隔热和降噪措施，可以保证舱内的温度和噪声均在航天员可承受的范围内。

　　空中减速要“打”3把伞

　　据新华社电　降落伞是飞船降落时的“保护伞”。神六返回时所“打”的至少有引导伞、减速伞、主伞三把伞，如果有必要，还要打开第四把——备份伞。

　　大约在距地面10公里的高度，返回舱上的静压高度控制器通过测量大气压力判定高度，自动打开伞舱盖，首先带出引导伞，引导伞再拉出减速伞。减速伞工作16秒钟后，与返回舱分离，同时拉出主伞。

　　为防止主伞出现故障，返回舱还配有备份伞。在返回舱从6公里高度向5公里下降时，如果用时少于预定时间，即意味着返回舱以高于正常开伞降落速度下降，系统会判断为主伞系统工作异常，从而自动启动备份伞，保证航天员的安全。

　　中国将建亚洲最大失重水槽

　　据新华社电　中国航天员中心主任陈善广在接受新华社记者采访时透露，我国将建造亚洲最大失重水槽，为航天员出舱活动训练提供支持。

　　陈善广说，航天员进行失重训练主要有两种方式，一是利用失重飞机，二是利用失重水槽。利用失重飞机模拟出舱活动，其特点是模拟真实，完全接近微重力环境，但缺点是抛物线飞行时间极其有限。失重水槽是目前世界各国航天员进行出舱活动训练的重要设施。使用失重水槽的优点是设备简单，简便易行，但缺点是水中存在黏性及阻力，操作不灵活并且有摩擦影响。目前，美国、俄罗斯和日本均建有失重水槽。

　　据陈善广介绍，我国即将建设的失重水槽，是世界第5个失重水槽，为亚洲最大。根据中国载人航天工程“三步走”的战略规划，中国载人航天下一步目标是航天员出舱活动、空间交会对接和建设有一定应用规模的、短期有人照料、长期在轨自主飞行的空间实验室。失重水槽的建立是实现第二步目标的重要条件。

　　图:

　　制图/CFP 阿健

　　今日，内蒙古四子王旗地区天气状况十分理想，非常适合飞船着陆。 新华社发

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