北京時(shí)間2022年4月16日9時(shí)56分，神舟十三號載人飛船在東風(fēng)著陸場著陸，經(jīng)過現(xiàn)場醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)，航天員翟志剛、王亞平、葉光富身體狀態(tài)良好，出差太空183天的“感覺良好”乘組平安回家，不僅意味著神舟十三號任務(wù)圓滿結(jié)束，還標(biāo)志著中國空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段圓滿收官。

自神舟十三號載人飛船于2021年10月16日發(fā)射入軌后，三名航天員歷經(jīng)入住天宮、太空漫步、天宮課堂、天宮畫展、太空跨年、云鬧元宵的神奇體驗(yàn)，在軌的183天里，神舟十三號飛行乘組先后進(jìn)行了2次出艙活動，開展了手控遙操作交會對接、機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位等多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)實(shí)（試）驗(yàn)，驗(yàn)證了航天員長期駐留保障、再生生保、空間物資補(bǔ)給、出艙活動、艙外操作、在軌維修等關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)，他們也創(chuàng)下多個“首次”：首次太空跨年、首位進(jìn)行出艙活動的女航天員、首次在軌通過遙操作完成貨運(yùn)飛船與空間站對接、首次實(shí)施徑向交會對接、創(chuàng)造了中國航天員連續(xù)在軌飛行時(shí)間的最長紀(jì)錄……

那么，神舟十三號快速返回的技術(shù)難點(diǎn)有哪些？此次飛行任務(wù)的創(chuàng)新點(diǎn)及科研價(jià)值有哪些？如何確保空地協(xié)同快穩(wěn)準(zhǔn)？

回家的路有多難

中國航天科技集團(tuán)五院載人飛船系統(tǒng)項(xiàng)目技術(shù)副經(jīng)理邵立民在接受媒體采訪時(shí)指出，神舟十三號返回地球要依次經(jīng)過五個關(guān)鍵飛行事件及環(huán)節(jié)，分別是分離撤離：航天員上“神舟”飛船，與空間站組合體分離；制動離軌：飛船通過調(diào)姿、制動、減速，從原飛行軌道進(jìn)入返回軌道；慣性滑行：等待再入時(shí)機(jī)，飛船推進(jìn)艙和返回艙分離；再入大氣層：返回艙穿越黑障、經(jīng)歷考驗(yàn)；著陸：開傘、反推、落地。而且每個環(huán)節(jié)都要面臨嚴(yán)酷空間環(huán)境和軌道條件的考驗(yàn)。

神舟十三號返回過程的難點(diǎn)可以歸納為對速度、溫度和精度的嚴(yán)格控制。首先，飛船在軌道上運(yùn)行的速度大約為每秒7.8千米，接近第一宇宙速度，為了確保航天員安全，必須對返回地球后的最終著陸速度進(jìn)行控制。其次，返回艙進(jìn)入大氣層后，與空氣發(fā)生劇烈摩擦，艙體表面局部溫度可達(dá)上千攝氏度。為確保艙內(nèi)溫度適宜，就要依靠防熱結(jié)構(gòu)對艙內(nèi)進(jìn)行保護(hù)。最后，為使返回艙著陸在指定區(qū)域，必須控制飛船著陸點(diǎn)的精度。比如返回軌道維持，調(diào)整飛船的軌道平面，通過制動的速度增量和發(fā)動機(jī)開機(jī)時(shí)刻，確保再入角和返回航程，巧妙利用空氣動力產(chǎn)生的升力，進(jìn)行航向和橫向運(yùn)動的控制，精準(zhǔn)調(diào)整預(yù)定的著落點(diǎn)，最終平安返回。

第十三次飛天的創(chuàng)新

作為空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段發(fā)射的第二艘載人飛船，神舟十三號實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破。

一是神舟十三號首次驗(yàn)證徑向交會對接技術(shù)，與空間站核心艙徑向?qū)涌趯?shí)施了徑向交會對接。

二是?？匡w行時(shí)間增加到6個月，是我國迄今為止時(shí)間最長的一次載人飛行，神舟十三號飛行任務(wù)首次考核并驗(yàn)證了空間站任務(wù)航天員長期在軌駐留能力。

三是為應(yīng)對在軌停靠飛船可能發(fā)生的無法返回故障，空間站任務(wù)階段首次建立了應(yīng)急救援任務(wù)模式，神舟十三號載人飛船首次執(zhí)行了應(yīng)急救援發(fā)射待命任務(wù)。

四是首次實(shí)施快速返回流程。為進(jìn)一步提高返回任務(wù)執(zhí)行效率，以及提高航天員返回舒適度，通過對飛行任務(wù)事件進(jìn)行合理裁剪和調(diào)整、壓縮操作時(shí)間，將返回所需時(shí)間由以往的11個飛行圈次（約16.5小時(shí)）壓縮至5個飛行圈次（約7.5小時(shí)）。

不僅僅是上九天攬?jiān)?/strong>

談及神舟十三號航天員乘組將帶回哪些東西，邵立民說，帶回的“土特產(chǎn)”包括航天員的在軌記錄、他們拍攝的視頻照片、實(shí)驗(yàn)樣品、一些空間站的設(shè)備等，“我們目前還處于關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段，有些情況跟預(yù)期不一樣，所以需要航天員帶回地面進(jìn)行分析?！?/p>

中科院空間應(yīng)用中心研究員張偉曾在接受本刊記者采訪時(shí)說過，整個空間站的建造就是為了開展大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括技術(shù)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究，所以說它本身的價(jià)值就非常大。我們不僅進(jìn)行空間生命科學(xué)研究和人體科學(xué)研究，開展微重力物理科學(xué)研究，還可以開展空間天文和地球的觀測，接下來計(jì)劃發(fā)射一個空間巡天望遠(yuǎn)鏡，開展長期的天文觀測，當(dāng)然還有一些新技術(shù)的驗(yàn)證，要在大概十年的運(yùn)營時(shí)間里開展1000多項(xiàng)科學(xué)研究，產(chǎn)出的成果會給我們生活帶來很多有益的影響，比如說在生命科學(xué)方面，我們要做蛋白質(zhì)結(jié)晶來遏制或抵抗骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮，此外還有疫苗開發(fā)、生物制藥、新的醫(yī)療手段開發(fā)等。

事實(shí)上，依托中國空間站和神舟十三號，我國首次建立了空間條件下細(xì)胞的長期培養(yǎng)體系和細(xì)胞模型。利用這樣的體系和培養(yǎng)模型，科研工作者已完成了幾項(xiàng)國際領(lǐng)先的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，比如，已完成國際上首次皮膚干細(xì)胞長期失重條件下的懸浮培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)等。

快穩(wěn)準(zhǔn)的超級功夫

中國載人航天工程副總設(shè)計(jì)師楊利偉在央視新聞直播間說，相對于神舟五號載人飛船而言，神舟十三號載人飛船的綜合技術(shù)條件得到了大大改善，而且返回地面以及出艙后的保障措施越來越人性化、智能化，此次返回艙是神六后首次直立著陸，返回落地位置精準(zhǔn)，全程操控十分精確。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院載人飛船系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師胡軍介紹說，神舟十三號飛船進(jìn)入黑障區(qū)前，北京航天飛行控制中心發(fā)出了第二次落點(diǎn)預(yù)報(bào)，這是飛控中心根據(jù)各個站的測控?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合飛船返回程序得出的結(jié)果。進(jìn)入空間站階段后，航天員返回時(shí)都會有這樣的落點(diǎn)預(yù)報(bào)。神舟飛船上有一套自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，在整個飛行過程中，會實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)那個落點(diǎn)，憑借北斗導(dǎo)航、星敏感器、慣性測量單元這些組合導(dǎo)航，再加上比較強(qiáng)大的預(yù)測制導(dǎo)能力，才能有效控制落點(diǎn)的精準(zhǔn)控制。

落點(diǎn)精準(zhǔn)控制是飛船制導(dǎo)導(dǎo)航控制分系統(tǒng)，和包括降落傘在內(nèi)的回收著陸分系統(tǒng)等共同努力的結(jié)果。“降落傘是隨風(fēng)飄動的，那我們就要知道風(fēng)有多大，測算傘會飄多遠(yuǎn)，然后反推過來，確定應(yīng)該在哪個點(diǎn)開傘，打出提前量，這樣降落的點(diǎn)就會控制得更準(zhǔn)確。”航天科技集團(tuán)五院神舟十三號載人飛船回收著陸分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師賈賀說。

要想實(shí)現(xiàn)回收任務(wù)的快穩(wěn)準(zhǔn)，還需對空地協(xié)同聯(lián)合搜救能力提出更高要求。神舟十三號搜救回收地面分隊(duì)指揮員牛永進(jìn)說，飛船首次快速返回，加上東風(fēng)著陸場搜索區(qū)域達(dá)數(shù)萬平方公里，有戈壁、沙漠、鹽堿地、水域等十余種典型地形地貌，搜索難度大、橫跨范圍廣。為應(yīng)對極具挑戰(zhàn)的快速返回模式，神舟十三號搜救回收地面分隊(duì)在6個月前就投入了回收任務(wù)的推演和專項(xiàng)訓(xùn)練?！拔覀儼褨|風(fēng)著陸場拆分成了核心區(qū)、著陸區(qū)和大范圍偏差區(qū)。在這三個區(qū)域里面，我們有專業(yè)的搜救力量。此外，搜救回收空中、地面分隊(duì)還加裝了一批全新的裝備設(shè)備，裝備智能化、集成化水平的提升，也為提升空地協(xié)同聯(lián)合搜救工作精準(zhǔn)度提供了便利”。

普通人的太空旅行體驗(yàn)還會遠(yuǎn)嗎?

中國載人航天工程航天員系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、中國航天員科研訓(xùn)練中心研究員黃偉芬在接受央視記者采訪時(shí)說，伴隨著飛控中心響起“神舟十三 圓圓滿滿”的歡呼聲，她那顆懸著的心終于落了地。她表示，2022年是空間站建造決戰(zhàn)決勝之年，也是中國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施30周年，年內(nèi)載人航天空間站工程還將完成6次重大任務(wù)，包括發(fā)射2個空間站實(shí)驗(yàn)艙、2艘載人飛船、2艘貨運(yùn)飛船，再將6名航天員送入中國空間站，以及在軌交會對接、出艙活動和飛船返回任務(wù)，目前新的乘務(wù)組成員身體狀況和訓(xùn)練狀態(tài)都一切正常，今年我國將全面建成空間站。

有業(yè)內(nèi)人士分析說，依據(jù)本次航天員“感覺良好”的出艙畫面，釋放出的信號就是，雖然當(dāng)前太空旅行還無法實(shí)現(xiàn)，但是在未來，除了在電影中圍觀宇宙的浪漫，或許普通人的太空旅行體驗(yàn)已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

責(zé)編丨柯欣