神舟十二號返回地球　盤點為中國航天員保駕護航的「黑科技」

9月17日13時34分，神舟十二號載人飛船返回艙在東風着陸場成功着陸，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波安全順利出艙，身體狀態良好，中國太空站階段首次載人飛行任務取得圓滿成功。

從撤離太空站組合體到平安着陸，重返地球之旅環節多、風險高，但神舟一路有諸多「黑科技」為三位航天員保駕護航，也為後續太空站階段載人飛行任務做好鋪墊。

3名航天員關好太空站核心艙艙門，進入神舟十二號載人飛船後，飛船就開始與核心艙「說再見」了。不過回家前，神舟十二號還做了「熱身」動作：完成繞飛和徑向交會試驗。從前向對接口分離後，神舟十二號飛船沿着設計好的弧線繞飛至後向對接口，稍作停留再次繞飛至徑向對接口，一氣呵成。

徑向交會對接技術難度很大，在太空驗證尚屬首次，目的是為後續神舟十三號載人飛船與天和核心艙的徑向交會對接進行全面的技術驗證。中國航天科技集團五院神舟十二號載人飛船系統總體主管設計師彭華康稱，「這次『熱身』是飛船通過自動測量與太空站的相對位置、相對姿態和角度，進行自主判斷和飛行。」

回家「姿勢」也有講究。返回艙是上窄下寬的鐘形設計，推進艙和返回艙分離後，返回艙利用自身裝配的發動機調整姿態，變成大底朝前的飛行狀態。這樣一來，返回艙在穿越大氣層時產生升力，能對飛行軌跡進行一定的控制，從而保證落點準確度較高，對航天員的過載衝擊也較小。與此同時，航天員也以幾乎與大底平行的角度在座椅中「平躺」，緩解飛船減速造成的衝擊。

返回艙從高度約400公里的太空軌道進入大氣層後，會以數千米每秒的速度與大氣層發生摩擦，形成上千攝氏度的高温，如同一個熊熊燃燒的火球衝向地面。為了保證返回艙內部始終保持合適温度，中國航天科技集團五院結構與機構研製團隊持續攻關，研製出了特殊的防熱「外套」。

神舟十二號載人飛船機械總體主任設計師劉曉震指出，雖然只有薄薄一層，但卻是保護航天員生命的「防火牆」。返回艙表面的耐燒蝕材料在熔化、蒸發和分解時帶走大量熱能，阻隔高温進入艙內，保證艙內空氣温度維持在20攝氏度左右。

除了耐熱，還要減振。返回艙距地面10公里左右時，飛船的速度已降到330米每秒以下，此時返回艙上的靜壓高度控制器通過測量大氣壓力自動判定所處高度並開傘減速，將返回艙速度逐步降到7米每秒左右。但是，以這樣的速度直接撞擊地面還是很危險。

對此，載人飛船研製隊伍設計了一套「組合拳」，讓返回艙在距離地面1米時懸空急停，返回艙反推發動機反向發力減速，同時通過返回艙底部吸能外殼、減振材料和座椅緩衝機構組成的減振系統來吸收能量，保證航天員安全着陸。

降落傘：逐級開傘，實現從高鐵速度到跑步速度的「急剎車」

神舟十二號載人飛船返回艙傘艙蓋打開，先後拉出引導傘、減速傘、主傘。一瞬間，紅白相間的「大花傘」在藍天綻放，耀眼奪目。

神舟飛船降落傘裝置主要用於降低返回艙速度。飛船主降落傘面積約1,200平方米，全部展開後可以覆蓋3個籃球場；主傘拉直長度超過70米，足夠橫跨足球場。

這麼大的降落傘可不能一下子打開，否則會被空氣崩破。中國航天科技集團五院的設計師們量身定製了一套三級開傘程序，先打開兩個串聯的引導傘，再由引導傘拉出一頂減速傘。減速傘工作一段時間後與返回艙分離，同時拉出1,200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。

為防止張傘瞬間承受的力過大，減速傘和主傘都採用了收口技術，即放慢傘繩從收攏到散開的過程，讓1,200平方米的大傘分階段張開，保證整個開傘過程的過載處於航天員體感可承受的範圍。

別看飛船主傘是個龐然大物，體態卻十分輕盈，重量不到100公斤，收攏後裝進傘包內的體積還不到200升，可以塞進普通的家用冰箱。不過，軟軟的降落傘也講究收納，這涉及到一項看似簡單、實際技術含量很高的工作——包傘。

包傘，就是將降落傘的傘衣、傘繩和連接吊帶等部件裝進傘包內，使之保持一定的幾何形狀並能保證按預定程序開包工作。包傘流程有幾十道工序，最關鍵的有三步——梳理傘繩，裝填傘衣和封包。

以梳理傘繩為例，為了保證96根傘繩互不纏繞，研製人員想出來很多「絕招」。首先，傘繩採用特殊材料製成，表面光滑，本身就不容易打結；其次，操作人員用一種叫梳繩夾的工具，將傘繩按照編號順序依次排列進梳繩夾內，就像在做超長的「拉麪」。梳理之後的傘繩整齊有序地排列在傘包內，拉出時不打結、不纏繞。

測控技術：返回方式從「定時定點」變為「動態適應」

為了給航天員鋪開一條更順暢、安全的回家路，北京航天飛行控制中心首次採用多項新型測控手段，飛船的返回方式、測控網絡等都有新突破。

返回方式從「定時定點」變為「動態適應」。之前，神舟飛船採用「標稱彈道」方式返回，這種方式講究嚴格把握時機，必須提前定好返回時間，發射前確定瞄準點。這無法滿足太空站時代航天員頻繁往返和應急返回的需求。

為此，神舟十二號返回任務首次採用「動態適應」的返回方式，返回前確定瞄準點，地面發起標準化返回流程後，根據實時彈道預測進行動態調整，從而實現精準返回控制。

「以後航天員在軌時間長，採用『動態適應』的返回方式後，只要它的星下點軌跡能夠滿足回到着陸場的條件，隨時都可以回來。不像以前定的瞄準點，只能定時定點返回。」北京航天飛行控制中心神舟十二號任務副總師胡國林說。

「天鏈」遙指回家路，天地互通一「鏈」牽。目前在軌運行的4顆天鏈中繼衛星，有3顆正服務於中國太空站任務。此次神舟十二號返回，天鏈一號03星、04星，天鏈二號01星組成了一套較為完整的天基測控網絡。

胡國林表示，「從一次調姿、軌返分離、二次調姿、返回制動一直到推進艙與返回艙分離，整個返回過程都是以天基測控網絡為主，進行測控支持。」據悉，在保障神舟十二號載人飛船返回的同時，天鏈中繼衛星還在持續為天和核心艙與天舟二號組合體提供天基測控服務。