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神舟六号飞船回收大揭秘


http://www.sina.com.cn 2005年10月17日10:40 工人日报天讯在线

  走进神舟飞船的家

  ———内蒙古四子王旗主着陆场探秘

  新华社记者李宣良

  乌兰花,神舟飞船的家

  如果不是因为神舟飞船从这里回家,四子王旗也许是一个不为大多数中国人所知的地名。这个隶属于乌兰察布市、在行政区划上相当于县的小镇,位于呼和浩特市以北150公里左右。之所以叫四子王旗,是因为这里曾是成吉思汗兄弟哈斯尔王第十六世四个王子的封地。乌兰花镇,四子王旗政府所在地,也是进入着陆场的必经之地。由于神舟六号飞船即将返回,这里的旅馆、饭店的生意格外地红火。“飞船的家”,成为这里的居民对当地最引以为豪的称呼。

  只有20万左右人口的四子王旗,面积却有24000多平方公里,面积为2160平方公里的主着陆场还不到它的1/10。地广人息地势平坦,正是成为飞船着陆场的必备条件。从乌兰花镇向北约60公里,是一个名叫红格尔苏木的地方,飞船正常返回时的着陆点就位于这个苏木(乡)的阿木古郎牧常红格尔,在蒙语中意为“温柔的地方”;木古郎,意为“平安”。多好的名字!

  最少时只有12人值守的着陆场站

  从乌兰花镇出发,沿着刚刚铺设完成、还散发着沥青味的公路上一直向北,半个多小时就来到了红格尔苏木。在开阔平坦的草原上,远远就能看到着陆场站3层高的红色楼房。在着陆场站院子南边的草地上,整齐地停放着8架直升机。直升机上涂着黄绿双色迷彩,与草地融为一体,如果不抵近很难发现它们。在搜索飞船返回舱和救援航天员时,这8架直升机将担负主力角色。

  根据预案,有着3000多小时飞行时间的袁水利上校,将驾驶第一架直升机降落在距离返回舱大约50米的位置。由于这次回收救援任务可能在夜间进行,袁水利和同事们已经进行了多次夜间演练。他说,由于这里风沙大,一架执行完任务返回的直升机,可以清理出将近5公斤重的沙土。在着陆场站气象站的值班室里,26岁的雷达组组长王志超一直守候在电脑显示屏前,聚精会神地监控着LAP-3000风廓线雷达传来的地面浅层风的风力变化情况。为了保护室内的设备不受风沙的侵袭,这间屋子一年四季门窗紧闭。这是决定神舟六号返回舱能否在主着陆场安全降落的一个关键岗位。如果地面100米的浅层风力大于10米/秒,就不具备飞船降落的条件。从今年4月开始,王志超就带领雷达组的3名工作人员,对浅层风的变化情况进行24小时不间断监控。

  着陆场站站长姚锋介绍说,这个着陆场站是我国唯一的卫星和载人飞船回收部队。组建36年来,他们先后完成了5次神舟飞船和21颗卫星的测控回收任务。目前,在这里执行神舟六号任务的有300多人,可在平时不执行任务期间,最少时只有12名官兵在草原深处看护场站和维护设备。当漫天的风雪席卷草原时,是什么力量让这12名官兵坚持守在这个方圆数十公里几乎没有人烟的地方?

  着眼最困难的情况,做好最充分的准备

  第一次担任着陆场系统总指挥的隋起胜,心情并不轻松:“我们必须着眼最困难的情况,做好最充分的准备,”从12日上午9时飞船升空的那一刻起,着陆场系统就已经全面启动。虽然飞船在轨运行一切正常,但着陆场系统除了几个飞船上升段的应急回收搜救区已经解除任务外,包括主、副着陆场和分布在国外内的10多个飞船应急返回搜救点一直处于紧张的随时待命状态。

  作为一个庞大而严密的系统,直接或间接参与着陆场系统工作的人员有上万人之多,可以说是陆、海、空三军出动,地方、部队全面配合,各路专家云集,各种先进设备并用。从人员上看,搜救部队包括经验丰富的飞行员、医生、各种特种车辆的驾驶员、通信专家、气象专家、空降人员、潜水人员、救援人员等;从设备上看,包括搜索飞机、运输机、直升机、水陆两栖工具、海上打捞船、医疗设备等。

  着陆场站站长姚峰说,考虑到飞船返回可能出现的各种应急情况,搜救部队所使用的测量、气象、通信、指挥和营救设备都是国内最先进的。无论是总指挥,还是一般工作人员,都认为最大的挑战是飞船可能在夜间返回。“这就好比开车,在白天和黑夜的差异很大。”直升机飞行员张政林上校说,为了执行夜间搜救任务,参加救援的直升机全部加装了夜视助降系统。此外,大型光学记录系统还在这次任务中首次投入使用,这台从远处看像一尊大炮一样的精密光学仪器,可以从神舟六号返回舱一进入大气层时,就牢牢地将其锁定。

  “载人航天就像是一场接力赛,着陆场系统是跑最后一棒的选手。”隋起胜说,“将航天员平安送回北京航天城,我们才算完成任务。

  航天员的救生包

  据新华社北京10月14日电(记者李宣良白瑞雪)在神舟六号飞船返回舱坐椅的边上,放置着两个白色的包。这就是在飞船紧急着陆时保护航天员生命安全的救生包。那么,航天员救生包究竟有哪些宝贝呢?

  中国航天员中心医监医保分系统主任设计师李勇枝说,航天员从事的载人航天,是一项危险与光荣相伴的职业。航天员在完成飞行任务过程中随时可能会遇到意料之外的险情。当载人飞船应急返回着陆地面或降落海上后,航天员可能遇到各种恶劣的自然环境和危险情况。救生包里的物品,就是当航天员遇到紧急情况时用于救生的物品。

  李勇枝介绍说,为了保障航天员的生存、联络和自卫,在航天员个人救生包内备有各种自然环境下使用的25种救生物品。每名航天员装备1套,全部救生物品每套装备总重为24.5公斤。由于载人飞船返回时地点不确定,航天员的救生必须满足“全球性”的要求,所以救生包中装备有下列4种功能的物品:

  一是求救信号联络物品。包括远距离个人呼救电台,GPS定位仪,近距离信号枪及信号弹,闪光标位器,太阳反光镜,光烟信号管,海水染色剂。

  二是医疗救护用品。包括急救药包,蛇伤自救盒,蚊虫驱避剂。

  三是生存物品。包括救生食品,救生饮用水,食盐,救生船,渔具,驱鲨鱼剂,抗浸防寒漂浮装备,指北针,抗风火柴,防尘太阳镜,引火物,救生手册,救生包体。

  四是防御自卫用品。包括自卫手枪及子弹、生存刀。

  如果遇到险情时,在具备救生物品的情况下,怎样有条不紊地使用个人救生包的物品,对航天员来说是一件重要的事情。李勇枝详细介绍了航天员个人救生包的使用程序。

  如果飞船应急返回降落海面上,航天员可以在飞船返回舱内等待救援,必要时也可出舱至水面漂浮等待救援。如果飞船返回舱落在高寒地区,在低温条件下,航天员生存的重要前提是人体的热平衡,谨防过度受寒手脚不听使唤。如果飞船返回舱落在沙漠地区,航天员生存的基本前提是保持水盐平衡,因为沙漠地区高温缺水。在条件允许的情况下,要尽量多喝水以防脱水。

  56台发动机让神六安全遨游太空

  新华社北京10月14日电(记者徐壮志)14日凌晨,神舟六号飞船成功地利用自身发动机进行了轨道维持。飞船系统副总指挥、副总设计师秦文波说,为对飞船进行轨道控制、姿态控制和着陆反推,神舟六号上共装有56台各种发动机。

  “这些推力大小不同的发动机,分布在飞船推进舱、轨道舱和返回舱的不同部位,就像飞船的‘船桨’,既可控制飞船的轨道、姿态,也可控制飞船的速度。”秦文波说,“与发射飞船的火箭相比,这些发动机的推力简直小到不值一提,有的发动机的推力跟普通人轻轻伸手一推的力量差不多。”

  “然而,在太空微重力的环境下,轻轻一推的力量,足以令飞船改变姿态。”秦文波举例说,2.5吨重的轨道舱,轨道维持时发动机点火只有6.5秒,消耗的燃料非常少。

  秦文波说,“虽然从神一到神五还从来没有一台发动机出过故障,但为了确保飞船的安全,飞船上的发动机有一半是作为备份预备的。同时,不同种类和性能的发动机,在应急时还可以互相替代。”

  最后工作的发动机是反推火箭。秦文波介绍说,4台反推火箭要在飞船即将落地的一刹那点火,是航天员落地前为飞船所提供的最后一道安全保障。从神五来看,反推火箭的设计是成功的。

  秦文波告诉记者,所有这些发动机,都是我国独立研制的。

  航天员的“私人日记”

  据新华社北京10月14日电(记者田兆运孙彦新)从神舟六号飞船传回地面的画面中,我们经常看到航天员费俊龙和聂海胜在记着什么。那么,他们在记什么?又记录了一些什么内容呢?

  据有关专家介绍,他们在记飞行日志,所记的内容完全由本人决定,相当于一本“私人日记”。

  据介绍,航天员的太空飞行,是非常独特的生活经历,他们在太空中的任何细微感受和变化,对人类更好地探索太空都具有重要的参考价值。目前,我们的现有技术手段还无法确保地面在航天员全部飞行过程中都保持联系,航天员要经历多天飞行,如果不能实时记录航天员的生活,势必会遗漏很多内容,成为无法弥补的遗憾。因此,对航天员来说,在太空飞行过程中记录飞行日志是非常必要的。

  150多种故障模式保神六随时返回

  新华社北京10月14日电(记者孙彦新田兆运)飞船发生故障怎么办?飞船系统应急救生分系统主任设计师告诉记者,神舟六号制定了在轨运行时的150余种故障模式和对策,如果故障严重,飞船将随时返回。

  对航天员的应急救生其实在发射前就开始了。飞船等待发射时,如果出现危害性故障,航天员有两种逃生手段,一是利用火箭上的逃逸塔逃逸,二是通过高速电梯或滑道紧急撤离。

  从飞船发射升空到入轨,在大气层内和大气层外共有8种救生模式。前5种飞船将降落在国内;第6种飞船降落在从连云港直到出海6000公里的狭长海面上的某个点;第7种模式是飞船刚一入轨就准备返回,于第二圈在我国四川着陆;第8种则是飞船飞行一天后返回到主着陆常逃逸塔与飞船分离前,依靠逃逸塔提供的动力;分离后,依靠飞船自身的设备返回。

  载人航天器把安全性放在首要位置考虑,因此,在应急救生上下了很大功夫,飞船上的软件有三分之一用于应急救生。飞船在轨运行期间设计了150余种故障模式,如电源故障、舱内失压、着火、温度控制故障等,并逐一制定了对策。例如,如果舱内着火,船上的电子感应设备或航天员发现后,航天员立即戴好面罩,然后用配备的灭火器及湿毛巾灭火,如果火势较大,就需要使飞船失压变成真空来灭火,这时飞船就要在6小时以内应急返回。6小时是航天的压力服能持续工作的时间。

  应急返回又有若干种模式,飞船运行的第一、三、七天返回是一种模式,第二、四、六天是另外一种模式,还有一种就是随时返回的模式,几种模式之间的最大不同是着陆地点不同。从实现手段上来说,在A组发动机失效的情况下,有B组发动机自动返回;在自动控制系统失效的情况下,有航天员手动控制返回;以上都失效的情况下,有跟返回式卫星一样的弹道式返回。为了迎接飞船随时可能的返回,地面共设置了13着陆点。除内蒙古四子王旗和酒泉卫星发射中心主、副两个着陆场外;国内外还有11个应急着陆场,包括澳大利亚、泛阿拉伯地区、北非、西欧、美国、南美洲等地区和国家。为此,调动了大量资源,国内包括总装某部、海军、兰州军区等单位的搜救大队。针对国外,外交部设立了一个临时的机制,跟可能成为着陆点的国家事先通知,得到了会给予帮助的承诺后,与其大使馆保持实时畅通联系。(本版照片均为新华社发)

  飞船回家

  过四道关

  据新华社内蒙古四子王旗10月16日电(记者李宣良田兆运)经过多天太空之旅后,神舟六号飞船返回舱不久将返回祖国。我国载人航天工程着陆场系统总设计师侯鹰在接受新华社记者采访时说,飞船回家之路并不轻松,要闯过“烧蚀关”“黑障关”“过载关”和“冲击关”四道关口。

  侯鹰说,在整个飞行过程中,发射和返回过程对航天员和飞船的考验最大,而返回阶段尤为突出。在距地球约100公里时,返回舱开始再入大气层。由于返回舱对大气的高速摩擦和对周围空气的压缩,返回舱的速度急剧降低,这样它的大部分动能变成了热能。虽然大部分热能以辐射和对流的方式散失掉,只有百分之几的热能传给返回舱,但这也会使飞船变成一团火球,达到上千摄氏度的高温。为此,飞船必须从再入大气层的轨道、再入方式上考虑,使再入速度不至于急剧变小,同时在飞船表面采用有效的隔热结构和隔热方式,使返回舱内的温度保持在40摄氏度以下。

  进入大气层时,飞船会出现极为危险的“黑障”现象。由于飞船返回舱高速进入大气层时,会在飞船表面和周围气体中产生一个温度高达上千摄氏度的高温区。高温区内的气体和飞船表面材料的分子被分解和电离,形成一个等离子区,像一个套鞘似的包裹着飞船,从而使飞船与外界的无线电通信衰减,甚至中断,出现“黑障”现象。在“黑障”区内,飞船、航天员与外界失去联系,这对飞船的性能和航天员的心理、生理都是严峻考验。

  接着,航天员还要过“过载关”。飞船在大气层内减速的过程,会使返回舱内的人员和设备受到过载的作用,就像是急刹车时车上的乘客会感受到向前的推力一样。当过载超过一定限度时,航天员就会出现生理失调,轻者会出现呼吸异常、代谢紊乱、头昏、疲倦,重者会出现中心视觉消失、视觉变红、昏迷。因此,返回再入时的最大过载应限制在10G以内。

  最后一关“冲击关”也不轻松。尽管经过降落伞减速后,返回舱的着陆速度会从200米/秒降低到7米~10米/秒,但是,在重量超过3吨的返回舱着陆的瞬间,航天员仍然会感受到很大的冲击力。针对这一点,飞船上设计了缓冲火箭发动机和缓冲座椅。着陆前,航天员的座椅会自动提升,把航天员受到的着陆冲击力降到最低点。

  “打”三把伞

  据新华社内蒙古四子王旗10月16日电(记者李宣良)清晨的霞光中,神舟飞船返回舱拉着巨大的彩色降落伞徐徐降落……这将是一幅多么激动人心的画面。我国载人航天工程着陆场系统总设计师侯鹰告诉记者,神舟六号飞船回家要“打”的可不是一把伞,而至少是三把桑

  侯鹰介绍说,飞船返回舱降落伞能否顺利打开,直接关系着回收的成败。降落伞的开伞程序也大有讲究,主伞并不能一下子全部打开,否则伞会被高速气流冲破,返回舱也会随之被摔烂。返回舱在降落过程中,至少要先后打开引导散减速散主伞,共三把伞,如果有必要,还要打开第四把瑟——备份桑

  返回舱大约在距地面10公里的高度开始开桑返回舱上的静压高度控制器通过测量大气压力判定高度,自动打开伞舱盖,首先带出引导伞,引导伞再拉出减速桑此时返回舱速度大约为180米/秒左右,航天员将会受到很大的开伞冲击力。为了把冲击力减小,减速伞设计为两级充气,先张开一个小口,8秒后待返回舱速度减小到一定程度后,再全部张开。通过减速伞,返回舱的速度可降到80米/秒左右。

  在距地大约1米高时,返回舱的4个反推火箭点火工作,使返回舱速度下降到2米/秒以内,从而确保航天员安全着陆。

  三招“退烧”

  据新华社北京10月16日电(记者黄明王经国)飞船返回再入大气层进入距地面80公里至40公里的稠密大气层时,是气动加热量最严重的一段,返回舱表面温度将高达上千摄氏度,像一个大火球。如果不采取防热措施,整个返回舱将被烧为灰烬。那么,怎样为飞船“退烧”呢?

  据专家介绍,为飞船“退烧”的措施主要有3种:

  “冰块式退烧”———吸热。吸热是采用导热性能好、熔点高和热容量大的钛合金等金属材料,吸收大量气动热量。用这类材料做飞船返回舱的蒙皮,气动加热传给飞船的热量为蒙皮所吸收、储存。这种方法防热能力有限,只适用于加热量很小的部分。

  “酒精式退烧”———像发烧时擦酒精一样,用辐射散热的方法将热量散去。这种方法只适用于最大热流不超过每平方米100卡的情况。

  “釜底抽薪式退烧”———烧蚀。就是用一些高分子材料做飞船的蒙皮,有意识地让它在高温加热时烧掉,将热量带走,从而达到保存主要结构的目的。


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