終于,在太空生活工作了90天的神舟十二號航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波安全返回了祖國母親的懷抱。
9月17日,乘著紅白相間的巨大傘衣,神舟十二號載人飛船返回艙在位于巴丹吉林沙漠的東風(fēng)著陸場安全著陸,至此,中國空間站建造階段首次載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
回家的日子,總是灑滿了陽光?;哪?,戈壁疏黃,光與影交錯,將英雄歸家路渲染得格外絢爛。
當(dāng)?shù)谝豢|陽光灑進(jìn)東風(fēng)著陸場,發(fā)動機(jī)的轟鳴叩醒了這片沉寂的荒原。
北京時間9月17日13時34分,神舟十二號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域成功著陸,執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波安全順利出艙,身體狀態(tài)良好,中國載人航天空間站階段首飛完美收官。
三個月前,神舟十二號載人飛船從東風(fēng)航天城騰空,將三名航天員送上太空。
三個月后,金色戈壁再攬神舟入懷。
秋色正好,胡楊漸黃,中國載人航天事業(yè)在新的階段走出了鏗鏘的步伐。
返回:一場高水平特技表演
“回收著陸是載人飛船飛行任務(wù)的最后階段,也決定著飛行任務(wù)的最終成敗?!敝袊教炜萍技瘓F(tuán)五院神舟十二號載人飛船副總設(shè)計(jì)師邵立民表示,為了護(hù)佑航天員安全回家,科研人員為神舟十二號飛船研制了高可靠性和安全性的回收著陸系統(tǒng),確保飛船返回艙走穩(wěn)歸航的“最后一段路”。
具體來看,回收著陸系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成,包括結(jié)構(gòu)、降落傘、著陸緩沖、程序控制等多種類型產(chǎn)品?!罢麄€回收工作過程包括了10余項(xiàng)過程控制,各程序動作連貫,環(huán)環(huán)相扣,堪稱一場高水平的特技表演,每個環(huán)節(jié)都不能出錯?!鄙哿⒚裾f。
精測高度:開啟回家“大幕”
在神舟十二號飛船在軌飛行過程中,回收著陸系統(tǒng)只是在返回艙內(nèi)靜靜守候,直到飛船返回艙穿過大氣層,自由下落至距地10公里高度時,由靜壓高度控制器判斷高度,并發(fā)出回收系統(tǒng)啟動信號,回收著陸系統(tǒng)才開始工作。
邵立民說,靜壓高度控制器只是程序控制子系統(tǒng)的設(shè)備之一,整個程序控制的“幕后成員”還包括回收配電器、火工控制器、程序控制器、行程開關(guān)等,它們分工明確,各司其職,就像人類大腦的不同區(qū)域,通過發(fā)出程序控制指令信號,控制著“臺前”各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定的彈傘艙蓋拉引導(dǎo)傘、拉減速傘、減速傘分離拉主傘、主傘解除收口、拋防熱大底、轉(zhuǎn)垂掛等一系列不可逆的動作。
逐級開傘:從高鐵速度降到跑步速度
1200平方米的降落傘,在飛船返回艙降落時不能一下子全部打開,否則傘會被空氣崩破。
邵立民說,設(shè)計(jì)師們?yōu)轱w船量身定制了一套三級開傘程序,先打開兩個串聯(lián)的引導(dǎo)傘,再由引導(dǎo)傘拉出一頂減速傘。減速傘工作一段時間后與返回艙分離,同時拉出1200平方米的主傘。這一系列動作成功將飛船返回艙從“高鐵的速度”降到“普通人跑步的速度”。
邵立民表示,為了防止減速傘和主傘張開瞬間所承受的力太大,減速傘和主傘均采用了收口技術(shù),也就是說,放慢傘繩從收攏到散開的過程,讓1200平方米的大傘分階段張開,保證整個開傘過程的過載處于航天員體感可承受的范圍。
“航天員也正因?yàn)楦惺艿竭@一連貫動作的晃動,才能確認(rèn)回收系統(tǒng)工作正常?!鄙哿⒚裾f。
火箭反推:讓返回艙軟著陸
防熱大底是飛船進(jìn)入大氣層后的“鎧甲”,等主傘完全打開后一會兒,飛船返回艙就會拋掉這身“鎧甲”,伽瑪高度控制裝置開始工作,通過發(fā)射γ射線,實(shí)時測量距地高度。
邵立民說,當(dāng)飛船返回艙降至距離地面1米高度時,返回艙底部的γ表發(fā)出信號,“指揮”飛船返回艙上的4臺反推發(fā)動機(jī)點(diǎn)火,給返回艙一個向上抬的力,使返回艙的落地速度進(jìn)一步減小,確保航天員著陸安全。
故障預(yù)案:考慮一切可能發(fā)生的緊急情況
由于飛船返回艙在返回過程中處于高速運(yùn)動的狀態(tài),一旦中途出現(xiàn)故障,外界無法采取營救措施,也不可能將程序暫?;蚧謴?fù)到原位重新開始。因此,回收著陸系統(tǒng)的工作過程只能是由一系列不可逆、按時序執(zhí)行的動作組成。
邵立民介紹,為保證航天員的生命安全,提高回收著陸系統(tǒng)工作的可靠性和安全性,設(shè)計(jì)師們想到了一切可能發(fā)生的緊急情況,為回收著陸系統(tǒng)設(shè)置了9種故障模式,涉及正常返回、中空救生、低空救生3種基本返回工作程序,采取了備份降落傘裝置、時間控制器、三組高度開關(guān)等多種備份措施,以全面保證返回艙在火箭發(fā)射段、上升段、正常返回和應(yīng)急返回段的安全。
落點(diǎn)標(biāo)位:助力搜救快速定位
邵立民說,神舟飛船返回艙安全著陸后,為保證地面搜救系統(tǒng)及時搜索到返回地面的返回艙,除布設(shè)一定數(shù)量的雷達(dá),跟蹤測量返回艙軌道并預(yù)報落點(diǎn)位置外,設(shè)計(jì)人員還為返回艙上安裝了自主標(biāo)位設(shè)備,告訴搜救人員“我在這里”。
“標(biāo)位設(shè)備以發(fā)送目標(biāo)救援組織規(guī)定頻率和格式的無線電設(shè)備為主,猶如大海中明亮的燈塔指引著方向?!鄙哿⒚裾f。
返回艙落地后,國際救援示位標(biāo)會發(fā)射無線電信標(biāo)信號,這種信標(biāo)信號符合國際通用標(biāo)準(zhǔn),能夠被岸站遍布世界各地的全球海事衛(wèi)星搜救系統(tǒng)所識別,從而確保搜救人員能夠快速找到返回艙。
邵立民說,為方便夜間尋找返回艙,飛船返回艙的“肩部”位置還裝有閃光燈,直升機(jī)據(jù)此能在夜間發(fā)現(xiàn)返回艙。一旦發(fā)生意外,返回艙落在茫茫大海里,返回艙底部裝的海水染色劑會緩慢釋放,將附近水面染成亮綠色,持續(xù)時間可達(dá)4小時,為飛機(jī)和救撈船提供引導(dǎo)。
9月17日13時34分,返回艙在預(yù)定區(qū)域著陸,落點(diǎn)近乎完美。
降落:航天員“回家”首次用上備份著陸場
這是東風(fēng)著陸場迎回的第一艘載人飛船。從此以后,東風(fēng)著陸場將以主場身份,成為載人飛船出發(fā)與回歸的母港。
具備三大優(yōu)勢
這是東風(fēng)著陸場迎來的第一艘載人飛船,因此,對于東風(fēng)著陸場來說是建成以來的一次全面檢驗(yàn)和考核。
東風(fēng)著陸場位于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心東部,地處巴丹吉林沙漠和戈壁帶,地域遼闊,人煙稀少。從神舟一號到神舟十一號,東風(fēng)著陸場一直作為載人飛船氣象備份著陸場。神舟十二號飛船搜索回收任務(wù)是東風(fēng)著陸場由備份變主場后,首次執(zhí)行航天員搜救任務(wù)。
東風(fēng)著陸場區(qū)地形多樣,除了沙漠、戈壁,還有山地、湖泊等。在談及其特點(diǎn)時,我國載人航天工程著陸場系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師卞韓城表示,基本涵蓋了需要進(jìn)行試驗(yàn)的各種著陸地形,實(shí)踐意義非常大。
卞韓城介紹說,與四子王旗著陸場相比,東風(fēng)著陸場至少具備三大優(yōu)勢。
一是僅需一支搜救力量即可滿足各任務(wù)段的搜救任務(wù)需求。卞韓城說,依托酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心建設(shè)東風(fēng)著陸場,部署一支搜救力量,就可在發(fā)射、運(yùn)行、返回各個任務(wù)段執(zhí)行多樣化搜救任務(wù),不僅可以搜救飛船回收艙,還可以搜索火箭殘骸和完成航天員應(yīng)急搜救任務(wù)常態(tài)化值守。
二是東風(fēng)著陸場建設(shè)維持費(fèi)用低,搜救能力強(qiáng)。可以依托酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心的人力資源和測控、通信、氣象、醫(yī)療、運(yùn)輸與后勤保障等設(shè)施設(shè)備,以規(guī)模有限的專業(yè)搜救力量為主,隨時可組成功能體系完備、專業(yè)門類齊全的搜救隊(duì)伍,能更好地統(tǒng)籌利用資源,既可降低著陸場建設(shè)和維持費(fèi)用,又可保持強(qiáng)大搜救能力。
三是可帶動和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。東風(fēng)著陸場位于戈壁沙漠,這里人煙稀少、草場和耕地很少,暫無大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)劃,著陸場不僅不會影響地方原有的經(jīng)濟(jì)建設(shè),還可通過發(fā)展航天旅游產(chǎn)業(yè)帶動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
刻苦訓(xùn)練,精心準(zhǔn)備
著陸場所在的巴丹吉林沙漠,享有“上帝畫下的曲線,蒼天締造的神奇”美譽(yù),不過其地形復(fù)雜,沙丘起伏落差大,極易遮擋視線。當(dāng)?shù)剡€流傳著這樣一句話叫“一年一場沙,從冬吹到夏”,這就提高了搜索處置和運(yùn)輸?shù)碾y度。
“以最可靠、最安全、最溫暖的方式迎接航天員凱旋!”為了這一目標(biāo),東風(fēng)著陸場系統(tǒng)進(jìn)行了20多項(xiàng)技術(shù)改造,構(gòu)建了多專業(yè)搜救力量體系,多批次開展戰(zhàn)法推演和訓(xùn)練演練。在號稱“死亡之海”的荒漠戈壁上硬是蹚出一條條新路。
據(jù)介紹,著陸場系統(tǒng)組建1支直升機(jī)搜救分隊(duì)、1支搭載傘降隊(duì)員的固定翼飛機(jī)搜救分隊(duì)、1支地面搜救分隊(duì)(分成3個小組),著陸區(qū)以外周邊3旗3縣1市地方政府準(zhǔn)備了近20支搜救預(yù)備隊(duì)。
任務(wù)準(zhǔn)備中,他們分片區(qū)對著陸區(qū)進(jìn)行全面勘察,充分掌握著陸場地形地貌、重點(diǎn)目標(biāo)、道路交通、牧民分布等情況,為任務(wù)排兵布陣、落區(qū)安全管控提供詳實(shí)依據(jù);組織全員普訓(xùn),組建通信、無人機(jī)等集訓(xùn)營,按照授課、實(shí)操、演訓(xùn)、考核4個步驟,對所有定崗人員進(jìn)行集中強(qiáng)化培訓(xùn)。
針對地形復(fù)雜、直升機(jī)無法降落等難點(diǎn),組建集訓(xùn)隊(duì),開展野外生存、索降滑降、極限體能、沙漠越野等風(fēng)險科目訓(xùn)練;針對新著陸場陌生地域,搜索分隊(duì)多次組織空中勘察,在不同地形組織試飛試降,為應(yīng)急搜救任務(wù)提供有力的空中保障;針對待發(fā)段和上升段陸上應(yīng)急救生任務(wù),組織空地分隊(duì)進(jìn)行協(xié)同訓(xùn)練和系統(tǒng)演練,通過“訓(xùn)練演練+復(fù)盤總結(jié)”持續(xù)夯實(shí)參試能力。
“阿拉善,返回艙出現(xiàn)大范圍偏差,請你指揮搜救分隊(duì)就近前往搜索!”聽到指令后,布陣在彈道返回著陸區(qū)的阿拉善民兵搜救力量即刻往模擬落點(diǎn)區(qū)域奔襲。這是9月14日全系統(tǒng)綜合返回演練的驚險場景。任務(wù)前,東風(fēng)著陸場組織了多次全系統(tǒng)綜合演練,預(yù)設(shè)各類異常情況,檢驗(yàn)異常情況下著陸場搜索救援能力和航天員醫(yī)療救護(hù)、后送能力。
東風(fēng)著陸場搜索區(qū)域達(dá)幾萬平方千米,有戈壁、沙漠、山地、鹽堿地、梭梭林地、濕地、水域等七種典型地形地貌,難于搜索。如果遇上風(fēng)、雨、雪、沙塵暴,會更困難。如果搜索時間延誤到晚上,就會難上加難?!拔覀儽仨毘浞诸A(yù)想異常天氣、異常地域、異常信息等極端情況,預(yù)案多想一層,航天員安全就多一分?!北屙n城說道。
搜救分隊(duì)的隊(duì)員們“開著車像犁地一樣”,對著陸區(qū)山地、沙漠、鹽堿地、梭梭林地、水域進(jìn)行了全面勘察, 并將不同地貌與雨、雪、風(fēng)、沙、塵等天氣現(xiàn)象和夜間、晝間不同時段結(jié)合,確定了6大類30余項(xiàng)可能影響搜救任務(wù)實(shí)施的關(guān)鍵異常情況。
“這群搜救隊(duì)員始終把確?!撀淙说健鳛樽罡邷?zhǔn)則,要做到測量通信立體連續(xù),落點(diǎn)預(yù)報快速準(zhǔn)確,搜索救援艙落人到!”卞韓城說。
回家:太空出差90天? 航天員平安回家
9月17日14時10分許,三名航天員湯洪波、聶海勝、劉伯明依次出艙,神舟十二號載人飛行任務(wù)取得圓滿成功!神舟十二號航天員乘組在空間站組合體工作生活了90天,刷新了中國航天員單次飛行任務(wù)太空駐留時間的紀(jì)錄。
太空生活收獲多多
夏去秋來,神舟十二號航天員乘組在空間站組合體工作生活了90天。這90天,是中國航天又一個嶄新的刻度。
3個月來,神舟十二號完成了在軌組裝建造、維護(hù)維修、艙外作業(yè)、空間應(yīng)用、科學(xué)試驗(yàn)以及空間站監(jiān)控和管理等一系列任務(wù),進(jìn)一步驗(yàn)證載人天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的功能性能,全面驗(yàn)證航天員長期駐留保障技術(shù),在軌驗(yàn)證航天員與機(jī)械臂共同完成出艙活動及艙外操作的能力。
而90天里,“太空出差三人組”工作與生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴,更為地面上的人們展示了一個充滿浪漫與奇幻的太空世界。
巡天太極、筷子夾茶水、太空動感單車、空間站折疊廚房……一系列新奇而有趣的“太空細(xì)節(jié)”將遙遠(yuǎn)神秘的深空拉近至普通人的身邊。
9月16日8時56分,神舟十二號載人飛船與空間站天和核心艙成功實(shí)施分離。分離前,航天員乘組在地面科技人員的配合下,完成了空間站組合體狀態(tài)設(shè)置、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理下傳、留軌物資清理轉(zhuǎn)運(yùn)等撤離前各項(xiàng)工作。
不要小看這一步驟,空間站內(nèi)的物資去留非常有講究。中國航天科工二院二〇六所十室主任崔廣志表示,以空間站的尿處理子系統(tǒng)為例,自6月24日轉(zhuǎn)入有人工作模式以來,已處理28箱尿液(約616升),產(chǎn)生23箱尿蒸餾水(506升)。它使用的尿過濾器組件將隨神舟十二號乘組下行進(jìn)行分析。9月20日下午成功發(fā)射的天舟三號貨運(yùn)飛船就搭載尿處理子系統(tǒng)的內(nèi)部鈣去除組件、尿過濾器組件和蒸餾廢氣處理裝置等多件消耗品上行,屆時航天員將在軌更換這些設(shè)備,保證尿處理子系統(tǒng)處于最佳在軌運(yùn)行狀態(tài)。
神舟十二號載人飛船撤離后,與空間站組合體完成繞飛及徑向交會試驗(yàn),為后續(xù)載人飛行任務(wù)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)。
接受醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員的檢查
航天員著陸后的第一件事情是接受醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員的檢查。
全國空間探測技術(shù)首席科學(xué)傳播專家龐之浩介紹道,航天員著陸后,一般先由返回艙處置人員先檢查艙體外觀,拆除在大底的γ高度計(jì)的γ射線源,防止輻射帶來的危害。接著,打開返回艙艙門。
“隨后,醫(yī)學(xué)監(jiān)督和醫(yī)學(xué)保障人員(下稱“醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員”)進(jìn)入返回艙對航天員健康狀況進(jìn)行初步的醫(yī)學(xué)檢查和確認(rèn),在返回艙內(nèi)協(xié)助航天員初步對地面重力進(jìn)行再適應(yīng),包括肢體運(yùn)動,逐步站立適應(yīng),補(bǔ)充飲用水和營養(yǎng)液?!饼嬛普f。
龐之浩解釋道,由于神舟十二號航天員飛行了3個多月,航天員在太空的工作量大,比較疲勞,立位耐力下降較多,所以航天員著陸后需在艙內(nèi)用較長時間來適應(yīng)地面重力環(huán)境,然后在工作人員協(xié)助下出艙,并且出艙后所有活動全部采取坐位,以確保安全?!斑@是因?yàn)楹教靻T在長期失重環(huán)境中生活和工作后,會出現(xiàn)骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮等問題,如果自己走容易摔倒甚至骨折?!?/p>
醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員協(xié)助航天員脫下航天服,實(shí)施衛(wèi)生清潔,更換內(nèi)衣;對航天員進(jìn)行體檢,采集樣本,收集生理數(shù)據(jù);評價航天員的健康狀況,給予必要的醫(yī)監(jiān)醫(yī)保處置;送航天員登機(jī)并全程陪護(hù)。
“如果遇到航天員出現(xiàn)傷病時,現(xiàn)場的醫(yī)療救護(hù)人員要利用現(xiàn)場醫(yī)療技術(shù)和保障條件,對航天員實(shí)施必要的緊急現(xiàn)場醫(yī)學(xué)處置,包括骨折固定,創(chuàng)面或傷口止血和包扎等?!饼嬛普f。
需要半年時間恢復(fù)適應(yīng)
中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師黃偉芬在接受央視專訪時表示:“循序漸進(jìn),需要長期跟蹤,到半年的時候,我們預(yù)期航天員能夠參加正常的生活、工作和一般的訓(xùn)練。動態(tài)的跟蹤、維護(hù)和觀察等工作要至少一年,這要根據(jù)他們的身體情況來安排?!?/p>
據(jù)介紹,三名航天員在軌駐留三個月,這是一個突破性的進(jìn)展。而這樣長的周期,對人體的各種生理功能、心血管系統(tǒng)、骨骼肌肉系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)等是一個綜合的考驗(yàn)。
在太空中駐留的時間越長,重力再適應(yīng)難度就會越大。安全落地離開返回艙后,讓航天員坐在椅子上,就是為了讓他們有一個逐漸適應(yīng)地球重力的過程。其實(shí)航天員在臨近返回時也進(jìn)行了相應(yīng)的準(zhǔn)備。
三名航天員返回地球后還要進(jìn)行為期半年的恢復(fù)訓(xùn)練。中國航天員科研訓(xùn)練中心航天員醫(yī)監(jiān)醫(yī)保室主任徐沖表示,一些運(yùn)動的能力,心肺功能,平衡能力,一些精細(xì)動作,都要返回地球以后逐漸適應(yīng)。兩個月以后,他們可以參加一些正常的體質(zhì)訓(xùn)練。
除了身體上的恢復(fù),航天員還將接受心理上的恢復(fù)性引導(dǎo)。中國航天員科研訓(xùn)練中心航天員選拔訓(xùn)練室副研究員趙靜介紹:“因?yàn)楹教靻T所處的空間站畢竟是一個狹小的環(huán)境,我們會引導(dǎo)他們跟社會銜接。實(shí)際上,在軌期間,我們也對航天員進(jìn)行了大量的心理支持,每天上傳新聞聯(lián)播,上傳一些熱點(diǎn)事件消息。目前對于這種人與人互動的交往,我們會有一些相容性的訓(xùn)練,讓他們盡快地融入組織,融入社會?!?/p>
開艙:載人飛船返回艙“乘客”亮相
9月27日下午3點(diǎn),神舟十二號載人飛船返回艙在其“娘家”——北京航天城內(nèi)的中國空間技術(shù)研究院開艙。陪伴三位航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波巡游太空歸來的“乘客”一一精彩亮相。
開艙指令下達(dá),緩緩升起的高空作業(yè)車將工作人員送上返回艙頂部。工作人員熟練地?cái)Q動一把特殊“鑰匙”。
打開了!一瞬間,現(xiàn)場響起熱烈的掌聲。
工作人員進(jìn)入艙內(nèi),取出搭載物品包。北京市方圓公證處公證人員現(xiàn)場公證,檢查物品包后,相關(guān)負(fù)責(zé)人對搭載物品逐一移交。這些物品包括中巴旗幟和證書、納米比亞國旗和證書、特色作物種子、青少年科普試驗(yàn)物品、袁隆平院士畫像等。
現(xiàn)場,中國載人航天工程辦公室主任郝淳,我國首飛航天員、航天英雄、載人航天工程副總設(shè)計(jì)師楊利偉,西安衛(wèi)星測控中心副主任方旭來等,分別向巴基斯坦駐華代表移交搭載的中巴旗幟和證書,向納米比亞駐華代表移交搭載的納米比亞國旗和證書,向中國關(guān)心下一代工作委員會移交青少年科普試驗(yàn)物品,向云南省、寧夏回族自治區(qū)、航天育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟等移交搭載的特色作物種子。
據(jù)介紹,中國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施至今,始終秉持為人類和平開發(fā)外太空、為人類可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)的理念,高度重視國際友好協(xié)作項(xiàng)目的開發(fā),重視服務(wù)國計(jì)民生、服務(wù)百姓生活。自神舟一號飛行任務(wù)開始,歷次任務(wù)中都搭載了具有科研價值或社會效益的公益項(xiàng)目,在服務(wù)帶動科學(xué)研究、農(nóng)業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級等方面發(fā)揮了積極作用。(本刊綜合)