神十八航天員乘組平安回家
11月4日,神舟十八號航天員葉光富安全順利出艙 供圖/新華社
據中國載人航天工程辦公室消息,北京時間11月4日1時24分,神舟十八號載人飛船返回艙在東風着陸場成功着陸,現場醫監醫保人員確認航天員葉光富、李聰、李廣蘇身體狀態良好,神舟十八號載人飛行任務取得圓滿成功。
4日0時34分,北京航天飛行控制中心通過地面測控站發出返回指令,神舟十八號載人飛船軌道艙與返回艙成功分離。之後,飛船返回制動發動機點火,返回艙與推進艙分離,返回艙成功着陸,擔負搜救回收任務的搜救分隊及時發現目標並抵達着陸現場。返回艙艙門打開後,醫監醫保人員確認航天員身體健康。
當天2時15分,神舟十八號航天員葉光富、李聰、李廣蘇全部安全順利出艙,健康狀態良好。
在軌飛行總時長達192天任務期間完成兩次出艙活動
神舟十八號載人飛船於2024年4月25日從酒泉衛星發射中心發射升空,隨後與天和核心艙對接形成組合體。神舟十八號乘組在軌飛行總時長達到192天,刷新我國航天員乘組在軌飛行時長新紀錄。
神舟十八號乘組由葉光富、李聰、李廣蘇三名航天員組成,三人均爲“80後”,都有過飛行員經歷。指令長葉光富是我國第二批航天員,執行過神舟十三號載人飛行任務。李聰和李廣蘇均爲我國第三批航天員,都是首次執行飛行任務。
任務期間,神十八乘組進行兩次出艙活動,完成空間站空間碎片防護裝置安裝和多次貨物出艙任務。5月28日,乘組用時約8.5小時完成首次出艙活動,刷新了中國航天員單次出艙活動時間紀錄。7月3日,乘組用時約6.5小時完成第二次出艙活動。
空間站階段載人飛行任務常態化開展以來,我國航天員乘組在軌飛行時間不斷突破。神舟十二號乘組在軌駐留92天,神舟十三號、十四號乘組都是在“太空出差”183天后返回地球,神舟十五號乘組在太空飛行186天,神舟十六號乘組在軌駐留154天。此前,神舟十七號三名航天員在軌飛行187天。
葉光富成爲我國在軌飛行時間最長航天員
此次飛行任務圓滿結束後,航天員葉光富成爲我國首位累計在軌時間超過一年的航天員。出艙後他表示,“我相信在不久的將來,中國人在軌駐留的時間紀錄將會很快被刷新。這次我重返中國空間站遨遊太空,再次感受到了祖國航天事業日新月異的發展變化,我們也將再接再厲,爲建設航天強國再立新功。”
航天員李聰出艙後表示,“雖然現在我們已經圓滿完成了神舟十八號飛行任務,但是探索太空永無止境。我們一定會盡快恢復,在建設航天強國新徵程上貢獻自己的力量。”
航天員李廣蘇出艙後表示,“從太空家園返回地球家園,既有回家的興奮和開心,又有對太空的留戀和不捨,此刻最大的感受就是爲偉大祖國感到驕傲。”
落地後,三位航天員已於當天乘機平安抵達北京,進行醫學檢查、健康評估並安排休養。
中國空間站第七批空間科學實驗樣品順利返回
據中國科學院空間應用工程與技術中心消息,中國空間站第七批空間科學實驗樣品昨日隨神舟十八號載人飛船返回艙順利返回。
據介紹,本次下行的科學實驗樣品共55種,涉及空間生命科學、空間材料科學、微重力燃燒科學等領域,總重量約34.6公斤。其中,生命類實驗樣品已於4日上午轉運至北京並交付科學家,材料類和燃燒類實驗樣品後續將隨神舟十八號載人飛船返回艙運抵北京。
生命類實驗樣品包括斑馬魚培養基、氨基酸、寡肽、產甲烷古菌、耐輻射微生物等24種。後續,科研人員將重點開展水生生態系統在空間環境下物質循環機制、厭氧古菌對地外環境的適應能力、極端環境微生物的生存極限和耐受性評估等研究,探討地球生命發生星際傳播的可能性。
材料類實驗樣品包括高溫難熔鈮合金、複合潤滑材料、光纖和光學薄膜等30種。科研人員後續將重點研究重力對材料生長、成分偏析、凝固缺陷及性能的影響規律,推動長壽命空間潤滑材料、精密電子設備中子屏蔽材料、隔聲隔熱金屬多孔材料等的空間應用。
本次下行的燃燒類實驗樣品爲基於甲烷燃燒合成的納米顆粒材料。科學家將開展顆粒粒徑、形貌、晶格結構等分析,助力地外環境氣相合成關鍵顆粒材料相關技術發展。
現場
用時約50分鐘:“艙落、機臨、人落”
神舟十八號載人飛船返回艙成功着陸後,擔負搜救回收任務的搜救分隊及時發現目標並抵達着陸現場。從返回艙觸地到搜救直升機迅速抵達現場,再到航天員安全出艙,即“艙落、機臨、人落”,整個返回與着陸過程銜接緊密,井然有序,總用時約50分鐘。
北京航天飛行控制中心楊彥波接受媒體採訪評價稱,這次返回着陸非常完美。此次搜救任務面臨低溫、暗夜雙重挑戰。酒泉發射中心航天搜救隊大隊長徐鵬介紹:“白天,搜救隊員可以目視返回艙撐傘下降的過程,但在夜晚,只能用紅外這類特殊的光學設備才能看到返回艙。同時,由於戈壁灘凹凸不平,夜間地面車隊搜索行進有一定難度。低溫對裝備狀態的保持也是挑戰,一些設備電池的性能可能會下降。”
針對任務特點,此次搜救任務採取“空中搜救航天員,地面處置返回艙”的搜救模式,如同一張無形的網,覆蓋了整個着陸場。“我們對整個搜救過程進行了優化,比如針對夜間直升機停放後很難找到位置,做了一些燈光指示;我們利用前期無人機對整個着陸場精確測繪的數據,運用新的態勢系統,提高了搜救隊員在異常情況下快速到達預報落點的能力;針對夜間情況,前期安排了夜間專項訓練,還結合了空地協同綜合演練。”徐鵬提到。
公開報道顯示,爲確保此次搜索回收任務更安全、更高效、更可靠,東風着陸場各系統不斷創新,設備軟硬件進行了升級改造。例如,被重點採用的紅外熱像儀改進了目標識別方法,大幅度提升目標跟蹤的穩定性和可靠性。綜合通信車完成了衛星天線系統升級改造,指揮調度車業務全面優化,確保圖像回傳更加穩定、更加高效。
雖然現代科技讓搜救變得更加精準高效,但徐鵬表示,搜救隊員仍需立足最複雜、最困難的情況進行準備,確保在任何條件下都能迅速響應,將航天員安全帶回家。
解讀
高效精準航天員“回家速度”越來越快
今年是神舟一號成功發射25週年,對中國航天人有着特殊的意義。在這個值得紀念的節點,北青報記者對多位航天領域專家進行專訪,就航天器返回過程的科學問題進行解讀。
爲何選擇凌晨着陸
我國此前載人飛船返回任務中多數都選擇在白天返回。那麼,此次神舟十八號飛船緣何選擇在挑戰更大的凌晨返回,航天器返回地球的時間窗口是怎麼選定的?
中國空間科學學會理事、北京紫微宇通科技公司董事長張曉敏告訴北京青年報記者,和航天發射一樣,航天器的返回同樣也要考慮時間窗口。理論上,航天器返回着陸的時間是可以設計、選擇的,但考慮到航天員等待的時間和任務週期等因素,這個窗口期存在一定範圍。比如,航天器在返回前需要繞地飛行,過程中要不斷調整軌道和姿態,以滿足返回要求。但這個過程中,並非每一次的繞行都會經過着陸點上空,如果刻意選擇白天降落的窗口期,航天器有可能需要額外繞行很多圈。
“此外,我國航天器返回技術雄厚,就返回降落本身,選擇在白天或凌晨從技術層面來講沒有什麼本質差別。凌晨返回帶來的挑戰主要還是體現在地面搜救難度增大。但我們搜救方面的技術和設備保障同樣非常到位,加之着陸場的工作人員精心準備、演練和高度負責的態度,凌晨搜救不成問題。”張曉敏提到。
爲何繞地飛行多圈
中國載人航天工程辦公室披露,神十八飛船依舊採用五圈(7.5小時)快速返回方案,飛船繞地飛行五圈後降落。那麼,航天器返回地球前爲何需要繞地飛行多圈?
航天領域相關專家給北青報記者打了個比方:“想象一下,你在湖岸邊環湖奔跑,湖裡有一艘快艇每隔一定時間從你身旁快速經過,你想精準跳到快艇上該怎麼辦?勢必要預先估計好跳的時機,爲了把握好跳的時機,你可能要環湖跑好幾圈去尋找這個時機。”航天器返回地球只有在特定時間窗口產生一條合適的運行軌道纔可以降落,多次繞飛就是爲了尋找這個合適的窗口,等待運行軌跡與着陸場相遇的降落時機出現,才能降落。
張曉敏評價稱,隨着我們國家如北斗、天鏈衛星等技術的進步、發展,可以看到我們的載人飛船返回時所需的時間由長變短,越來越高效、精準。“繞地飛行時間縮短,意味着航天員回家的速度越來越快,相當於乘坐綠皮火車變成坐高鐵回家。”
快速返回方案除了讓航天員回家所需的時間縮短,航天領域相關專家還告訴北青報記者,在高密度發射任務下,快速返回技術還爲航天器並行研製、發射提供保障,提升任務的安全性、靈活性和執行效率。
返回地球時會經歷什麼
中國載人航天工程辦公室透露,飛船返回經歷制動離軌、自由滑行、再入大氣層、開傘着陸等四個階段。
就航天器返回地球的幾個重要階段的特點,航天領域相關專家向北青報記者介紹:制動離軌過程,航天器需要調整姿態,就像我們開車回家時先要把車頭調整到回家的方向;自由滑行過程,航天器受到地球引力作用呈滑行狀態,並在返回大氣層前做最後調整,以減少大氣摩擦;再入大氣層過程,由於空氣和航天器劇烈摩擦,航天器底部溫度將高達上千攝氏度。不過航天器由於隔熱設置,其內部並不會受到高溫影響;開傘着陸過程,航天器下降到距離地面約10公里高度時,降落傘將依次打開。臨近落地時,還會啓動反推系統,確保把航天器的速度降低到安全平穩着陸的水平。
這其中,航天器再入大氣層後會因高溫導致表面形成等離子體,從而使得航天器進入通信信號中斷的“黑障”階段。這個持續約幾分鐘的“黑障”階段最爲“驚心動魄”。
張曉敏就此評價稱:“‘黑障’導致通信受阻聽起來驚險,但中國航天技術成熟、可靠,大家不需要擔心。”
花絮
兩個乘組接力棒爲何是一把扳手
據中國載人航天工程辦公室消息,11月1日,神舟十八號、神舟十九號航天員乘組進行交接儀式。
交接儀式上,六位航天員分別在確認書上簽字。隨後,兩個乘組移交了中國空間站的鑰匙。神十九航天員乘組指令長蔡旭哲表示,“這把空間站的鑰匙代表着接力棒,更代表着沉甸甸的使命和責任,我們一定會把空間維護好、經營好、管理好。”
報道畫面中,中國空間站的鑰匙酷似一個“扳手”。航天員在太空中進出中國空間站,緣何還需要這樣的一把鑰匙?
公開報道披露,空間站艙門裡面有門鎖開關,只要按一下就能打開艙門。但在艙外想要打開艙門,航天員需要依靠特製的“扳手鑰匙”去擰開艙門。失重環境下,航天員無法徒手打開沉重的艙門,而利用槓桿原理,航天員可以通過這把“鑰匙”打開艙門的機械裝置。
作爲集諸多科技力量於一身的空間站,其艙門爲何不採用電子系統控制的開關?公開報道指出,電動開門需要配置電機、控制機等硬件,有很大的重量,會犧牲供電和信息傳輸等寶貴資源,並且其可靠性和安全性的提升也是很大的難題。
揭秘
“相信未來會有性能更優異的飛船”
我國神舟系列飛船由中國航天科技集團五院抓總研製,是我國可靠性、安全性要求最嚴格的航天器。相比以往,在軌飛行超過半年的神十八飛船身上有哪些改進和更新?
北京青年報記者從中國航天科技集團五院獲悉,從神舟十八號載人飛船開始,神舟飛船的主電源儲能電池就從鎘鎳蓄電池升級爲鋰離子蓄電池,單組電池擴容達到30%以上,同時新增了更爲精準的充電分流控制模式,安全控制策略自適應能力進一步提升。
神十八返回當晚,中國航天科技集團刁偉鶴在北京飛控中心現場告訴北青報記者,神舟十八號飛船的能源系統升級主要體現在,第一,容量得到較大增加;第二,其複雜工況下的適應能力更強。他透露,本次任務期間,從前期的交會對接到現在返回地球,我們對飛船新的能源系統進行了全週期的考覈,全部的指標都是滿足要求的,達到了設計預期。有關研製人員還披露,儘管已經在太空“上崗”半年,神十八鋰電池的性能與入軌初期幾乎沒有改變。“可以說,‘履新’的鋰電交上了一份滿意的答卷。”
此外,刁偉鶴還透露,通過佈局和產品優化,使得神十八飛船返回艙下行載荷運載能力得到了提升。也就意味着,相比以往可以運送更多載荷回到地球。
關於後續的改進工作,刁偉鶴表示,中國航天人將始終秉持持續優化、永遠在路上的態度,按照我們的規劃逐步進行神舟飛船的升級。“我相信,未來大家會看到更加可靠、安全,性能更加優異的飛船。”
航天員出艙“感覺良好”的背後,也有着諸多硬核科技力量護佑神舟飛船的“一路平安”。中國航天科技集團五院西安分院披露,爲進一步確保航天員的安全,提升飛船自主運行能力,飛船系統設計了在軌自主應急返回救生方案。也就是說,一旦飛船與地面失去聯繫,在地面指揮系統無法爲飛船計算準確落點的情況下,飛船將啓動自主應急返回系統。
飛船返回艙着陸後,如何快速、準確地找到返回艙關乎任務成敗和航天員生命安全。中國航天科技集團五院510所披露,該所研製的國際救援示位標集定位信息獲取、數據處理、編碼調製發射於一體,具有高定位準確性,可實現緊急狀態下救援的可靠性和實效性。返回艙落地後,國際救援示位標會發射無線電信標信號,猶如大海中明亮的燈塔指引着方向。
本版文/本報記者李巖
統籌/劉曉雪