盤點為航天員“太空凱旋”保駕護航的硬核技術

張建松

9月17日13時34分，隨著神舟十二號載人飛船返回艙在東風著陸場預定區域安全著陸，聶海勝、劉伯明、湯洪波三位航天員從太空凱旋，安全返回地球家園。在三位航天員平安著陸的那一刻，中國航天科技集團八院動力所研制生產的著陸反推發動機擔負起保駕護航重任。

著陸反推發動機

著陸反推發動機是神舟十二號飛船上的重要設備，是決定航天員能否安全回家的“最后一棒”。自1994年以來，八院動力所一直致力于反推發動機的研制，擁有堅實技術基礎和豐富研制經驗。

針對神舟十二號飛船任務要求，動力所研制團隊為著陸反推發動機“量身定制”了多項工藝改進措施，系統分析了可能存在的薄弱環節和風險，模擬發動機實際的貯存和使用環境，策劃了全面的力學和溫度環境試驗考核。相比之前產品，發動機推力更大、工作時間控制更準、質量一致性更好、產品可靠性更高。

返回艙從太空回到地面時，進入大氣層的返回艙，首先需利用降落傘穩定運動姿態，然后利用著陸反推裝置，進一步減小返回艙的下降速度。雖然此時已進入著陸緩沖環節，但返回艙仍具有很高的速度和較大的動能，該速度下產生的“硬碰硬”撞擊，極有可能會對航天員的脊柱造成損傷。

為了保證航天員的生命安全，并在著陸的最后一瞬依然有良好乘坐感受，著陸反推發動機通過精準配合，在降落傘減速的基礎上，進一步減小垂降速度。在返回艙距離地面大約1米時，安裝在返回艙底部的四個著陸反推發動機將自動點火，并以極強的緩沖力幫助飛船實施“軟著陸”。

為了保證航天員和返回艙內設備的安全，四臺反推發動機必須在10毫秒內同時點火，這對發動機質量的一致性要求極高。發動機性能精度要求高，在生產和裝配的全過程，每個零部件都經過嚴格檢測，工藝人員全程現場跟蹤指導，各工序專職檢驗員全程參與，各零部件均有完整的原始記錄，以確保產品的可追溯性。

此外，隨著總體要求的不斷提高，對著陸反推發動機的設計和制造也提出了新的更高要求，研制團隊還開展了大量新工藝技術研究與攻關，使發動機的性能“如虎添翼”。

最終，這四臺著陸反推發動機沒有令人失望，它們在預定時間內精確、同步點火，高速降落的返回艙仿佛被踩下了一腳穩、狠、準的剎車，安穩又輕盈地著陸在預定位置。

著陸搜尋信標機

在神舟十二號飛船返回任務中，八院電子所承擔了USB應答機、著陸搜尋信標機、話音處理設備、返回艙商用攝像機、圖像切換器、圖像二次電源、遙控解調器、遙測中控采編單元等多項產品。其中，著陸搜尋信標機和話音處理設備尤為重要。

信標機隸屬于載人航天返回艙搜救示位系統，提供著陸搜尋、海上搜尋和國際救援的示位信息功能，支持返回艙搜救任務實施。主要用于出大氣層后的直升機搜尋和半雙工通信，除發送信標信號外，還可以與地面搜尋人員進行通話。

在返回著陸過程中，航天員通過信標機與地面建立話音通信，保證航天員“回家”過程中能和“家人”進行實時連線，是著陸返回過程中的“保障線”。

為了這條“保障線”，八院電子所的設計師“絞盡腦汁”。由于對產品的可靠性、低功耗和小型化要求極為嚴苛，單機采用模擬電路實現方式。面對模擬器件存在的批次性參數差異、個體溫度參數漂移等不利因素，團隊負責人董巍帶領設計人員一起“摸著石頭過河”，解決了一個個難題。在發射前，為了充分模擬載人飛船返回艙在返回地球過程中，可能發生的各種工況，團隊成員“上天入?！鞭D戰天南地北開展各類模擬實驗，以確保信標機萬無一失。

載人飛行任務要求盡快找到返回艙、第一時間救援航天員、第一時間報告現場情況，確保航天員生命安全。著陸搜尋信標機產品雖小，工作時間也不長，但在關鍵時刻發揮了重要作用。

智能電源分系統

八院811所承擔了神舟十二號飛船電源分系統的研制。三位航天員在太空度過的每一天，研制團隊成員都要在地面上24小時全天候地監控電源性能數據。

據811所神舟飛船電源分系統副主任設計師唐筱介紹，為了保證在神舟十二號飛船在返回過程中，軌道艙與返回艙分離、推進艙與返回艙分離等關鍵環節順利執行，電源分系統研制人員完成了6項關鍵項目、10個關鍵重件、72個關鍵強制檢驗點等控制措施落實，確保關鍵環節、關鍵動作實施期間的可靠供電。

研制團隊還準備了充分的故障預案，針對太陽電池翼制定了不同發電能力下的最低工作條件，建立了組合體運營階段，太陽電池翼適應大范圍太陽入射角變化、組合體姿態調整變換的最佳控制模式。

此外，由于神舟十二號飛船此次返回地球，增加了快速返回工作模式。根據任務需要，由原先的繞飛地球18圈返回壓縮到5圈返回。為保障快速返回，需要電源分系統制定詳細的供電保障方案。

為此，電源分系統精確制定了工作模式轉換調整、開展了能量平衡分析和預計，配合總體完成了正常返回、快速返回、應急返回等不同返回模式下，電源保障方案的制度，確保在任何情況下，都能保障航天員平安回家。