● 文 |北京空間機電研究所 黃偉

為了更自由地返回家園
——中國航天器回收著陸技術發(fā)展紀實

● 文 |北京空間機電研究所 黃偉

2016年11月18日，神舟－11飛船順利返回。護佑航天員成功歸來的正是中國空間技術研究院所屬北京空間機電研究所研制的飛船回收著陸分系統(tǒng)。

航天器回收著陸技術是空間技術的主要組成部分。自1958年成立起，北京空間機電研究所就一直致力于該項技術研究，承擔著我國各類航天器的回收著陸重任，為我國航天事業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻。

1 可貴的第一步：探空火箭回收

1959年7月10日，北京空間機電研究所提出T7M探空火箭研制任務，以此探索液體探空火箭研制的技術途徑。該型號是我國航天器回收著陸技術的啟蒙型號。

1960年4月17日，T7M－003探空火箭發(fā)射升空，箭體乘降落傘徐徐降落在東海之濱，贏得我國航天器回收著陸歷史上的首次成功。毛澤東視察時稱贊T7M－003探空火箭的發(fā)射成功是一項“了不起”的成就。1966年，北京空間機電研究所完成了我國首批次搭載小狗上天的回收著陸任務。

2 堅實的第二步：國防裝備大型實驗數(shù)據(jù)艙回收

在我國國防裝備大型實驗數(shù)據(jù)艙回收系統(tǒng)研制中，為了摸清有效載荷再入大氣層過程中的各種情況，需對再入段進行實時測量。當再入速度達到10馬赫甚至更多時，有效載荷與周圍空氣摩擦產(chǎn)生的溫度可達到3000℃以上，會出現(xiàn)“黑障”現(xiàn)象。在當時遙測方法無法解決的情況下，必須將這階段的數(shù)據(jù)先存儲在有效載荷的數(shù)據(jù)艙磁帶中，在著地前將數(shù)據(jù)艙彈出，對其實施減速并回收，然后通過回收磁帶的方式獲取數(shù)據(jù)。

北京空間機電研究所承擔了此項任務，先后參加了40余次發(fā)射，全部完成回收任務，為我國國防事業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻，也使航天器回收著陸技術得到了進一步發(fā)展。1980年5月18日，在我國首次遠程火箭全程試驗中，南太平洋成功回收數(shù)據(jù)艙就是一個意義重大的成功范例。

3 跨越的第三步：返回式衛(wèi)星的回收

科學實驗衛(wèi)星回收系統(tǒng)是我國第一個衛(wèi)星回收系統(tǒng)，北京空間機電研究所科研人員經(jīng)過大量理論分析計算、地面試驗和風洞試驗驗證，解決了降落傘、時間機構、真空潤滑等多項關鍵技術。1976年12月10日，該所首次完成了科學實驗衛(wèi)星回收艙的回收任務，使我國成為世界上第三個實現(xiàn)衛(wèi)星回收的國家。

2016年4月18日，實踐－10衛(wèi)星安全降落在預定著陸區(qū)域，我國返回式衛(wèi)星時隔10年后再次安全回家，為我國返回式衛(wèi)星金牌回收系統(tǒng)再添一枚新的勛章。截至目前，北京空間機電研究所先后完成了我國所有7個型號返回式衛(wèi)星回收系統(tǒng)的研制，參加了25次發(fā)射飛行試驗，成功率達到100%。

4 上水平的第四步：載人飛船回收

從20世紀70年代后期開始的曙光－1飛船的醞釀，到80年代“天地往返運輸系統(tǒng)”的論證，再到1992年立項的神舟飛船回收著陸系統(tǒng)的研制，北京空間機電研究所堅持自主創(chuàng)新，對飛船回收著陸系統(tǒng)進行了數(shù)十項改進，打造了國內(nèi)回收質(zhì)量最大、著陸速度最低、可靠性和安全性最高、系統(tǒng)最復雜的一套航天器回收系統(tǒng)，使我國航天器回收著陸技術再上水平，躋身世界前列。

1999年11月20日，神舟－1無人試驗飛船發(fā)射，21日成功降落在著陸場，回收著陸系統(tǒng)首次圓滿完成飛船回收與著陸任務。2003年10月15日，神舟－5發(fā)射升空，16日，返回艙載著我國首位航天員楊利偉安全著陸，圓了中華民族的飛天夢想。2013年6月，神舟－10飛船返回艙載著3名航天員成功著陸，為我國載人天地往返運輸系統(tǒng)首次應用性飛行畫上了圓滿句號，也標志著北京空間機電研究所以十全十美的成績完成了神舟系列飛船回收，確保了10名航天員安全健康返回。2016年6月26日，多用途飛船返回艙安全著陸，為我國載人航天工程空間實驗室階段首次飛行任務畫上圓滿的句號。2016年10月18日，神舟-11飛船結束了33天的太空遨游，安全著陸在內(nèi)蒙古四子王旗主著陸場。這是神舟飛船創(chuàng)下回收系統(tǒng)最長在軌記錄后第十一次安全返回。

5 里程碑的第五步：繞月飛行試驗器回收

在嫦娥－5飛行試驗器回收分系統(tǒng)研制中，北京空間機電研究所突破了一批關鍵技術，首創(chuàng)了非平衡開傘載荷設計理念、自適應平衡彈蓋拉傘方法，在降落傘尺寸效應機理研究、回收控制集成設計等方面填補了國內(nèi)空白，降落傘輕量化水平達到了國際領先水平。

2014年，嫦娥－5飛行試驗器在完成繞月旅行后，以接近第二宇宙速度進入大氣層，并采用半彈道跳躍的方式再入返回地球家園。這是我國首次進行航天器深空飛行后回收著陸，標志著航天器回收技術達到了能夠滿足深空探測返回的水平，是我國航天器回收技術發(fā)展的重要里程碑。

圓夢路上不停步

“秋來漸有佳風月，擬與飛仙日往還?！睘榱烁杂傻胤祷丶覉@，中國航天一直在實現(xiàn)夢想的路上，北京空間機電研究所也正為實現(xiàn)回收著陸技術新跨越而邁著堅實的步伐。

在我國后續(xù)飛船的論證和研制中，基于返回質(zhì)量和飛行參數(shù)等技術條件的不同，回收著陸系統(tǒng)將采用基于群傘的氣動減速方案，并需要在超音速條件下打開穩(wěn)定減速傘。目前，北京空間機電研究所已經(jīng)成功完成了大型群傘技術的驗證和超音速穩(wěn)定減速傘技術驗證，為我國載人航天的創(chuàng)新發(fā)展提供了重要參考。

此外，北京空間機電研究所還在致力于我國火星探測、可重復使用運載火箭、近空間飛行器、先進導彈武器等領域中回收著陸技術的開發(fā)與應用，并不斷對高超音速充氣式再入減速技術、重載荷安全可控回收技術、地外天體著陸與附著技術、彈載式減速浮空技術等新型技術途徑開展深入研究，以全面推進我國航天器回收著陸技術的發(fā)展和應用，趕超國際先進，為我國航天強國建設做出更大貢獻。