【環球時報報道 記者 樊巍】編者的話：4日6時33分，神舟十五號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，航天員費俊龍、鄧清明、張陸順利出艙。航天員乘組當天乘機平安抵達北京，將進入隔離恢復期，進行全面的醫學檢查和健康評估。神舟十五號載人飛船返回是我國空間站轉入應用與發展階段后的首次返回任務。為了確保“圓夢乘組”三位航天員平安歸來，各系統做了哪些周密部署？又有哪些前沿技術被應用于此次返回任務之中呢？
返回過程步步“精心”
在軌工作期間，神舟十五號乘組圓滿完成了4次出艙任務，成為執行出艙任務次數最多的乘組，為后續開展大規模艙外科學與技術任務奠定了基礎。
航天科技集團五院載人飛船回收試驗隊總體負責人彭華康3日向《環球時報》記者介紹稱，此次神舟十五號載人飛船返回，分為分離、制動、再入、減速、著陸緩沖五個階段，五個階段可謂環環相扣，步步“精心”。
“在分離階段，此次返回仍然延續神舟十三號以來的快速返回方案，即神舟十五號載人飛船在與空間站組合體分離后，繞地球飛行5圈后開始返回地面。隨后，飛船返回艙與軌道艙分離。”
彭華康進一步介紹稱，在制動階段，神舟十五號載人飛船延續神舟十二號以來的預測-校正雙環制導方式，使返回艙以精確計算的再入角度進入地球大氣層，推進艙在穿越大氣層時燒毀。
在再入階段，艙上自帶的發動機將返回艙調整為大底朝前的配平狀態，以升力控制的方式再入。在再入過程的黑障區，返回艙與地面信號中斷，研制團隊為此設計了一套全自動的處理方式，保證艙體順利穿越黑障區。在減速階段，此次返回艙距離地面10公里左右時，返回艙引導傘、減速傘和主傘相繼打開，將飛船的速度降低到每秒幾米。在著陸緩沖階段，此次返回艙距離地面1米左右時，反推發動機向下點火，使返回艙進一步減速，最終以1-2米每秒的速度著陸。
黑障區測控技術重大突破
在神十五乘組返回地球過程中，當飛船返回艙進入大氣層后，會進入黑障區，此時由于高溫摩擦，整個返回艙的表面會形成一個等離子體，這段時間會和地面失去聯系。這個階段堪稱返回過程中最危險的環節之一。本次返回任務中，科技人員對返回艙在穿越黑障區時的穩定跟蹤，表明我國在載人飛船返回穿越黑障區跟蹤測量難題上取得重大突破。
酒泉衛星發射中心敦煌測控區任務區間涵蓋了飛船返回進出黑障區的全過程，是實現飛船在黑障區穩定跟蹤的核心力量。據敦煌測控區指揮長曾強介紹，在神舟十五號載人飛船返回時，他們確定了“優化黑障區雷達跟蹤方案托底，完善多云天氣下光學跟蹤策略求精”的總體思路，在雷達和光學兩個方面形成合力，圓滿完成了飛船在黑障區的跟蹤測量任務。
測控區技術專家吳剛表示，一代代測控人接續攻關，聯合多家科研機構，針對飛船在黑障區的雷達回波信號特點，不斷完善針對性的信號檢測和跟蹤技術，現已具備了黑障區穩定跟蹤飛船的能力。
據了解，此次返回任務中，西安衛星測控中心和田活動測控分隊主要負責對返回艙進入黑障前實施跟蹤測量，確保神十五航天員順利穿越黑障。
西安衛星測控中心和田活動測控分隊隊長胡凱3日在接受《環球時報》記者采訪時介紹稱，為了確保測控任務的圓滿完成，西安衛星測控中心科研人員對測控天線進行了多次維護，將軟、硬件進行更新，采用雙設備并行方案，最新一代測控設備首次參試。據《環球時報》記者了解，這套新設備于今年完成安裝調試，相較于老設備具有眾多優勢。信號傳輸方式也由信號線纜轉變為光纖傳輸。在采用光纖傳輸技術后，將大大減少任務車輛之間傳輸的線纜數量，信號傳輸速率更快。
制導導航與控制系統“更新換代”
空間交會對接制導導航與控制系統（簡稱GNC）技術是載人航天的三大基本技術之一。我國迄今發射的所有神舟載人飛船、天舟貨運飛船的GNC系統，均由航天科技集團五院502所研制。對神舟飛船而言，返回再入GNC技術直接關系到航天員的生命安全。以此次返回任務告捷為標志，我國自神舟十二號飛船起全面升級的，以自主快速交會對接、自主自適應預測再入返回制導為特征的GNC系統，完成了全面更新換代。
《環球時報》記者3日從航天科技集團五院獲悉，我國飛船返回再入GNC技術共經歷了兩代。第一代被稱為“標準彈道自適應制導方法”，在神舟一號到神舟十一號的11艘飛船上應用。神舟十二號至神舟十五號這一批次的4艘神舟飛船，采用“自適應預測制導方法”，即第二代返回再入技術。
與以往神舟飛船相比，航天科技集團五院在神舟十二號到神舟十五號這一批次載人飛船上，對交會對接GNC系統進行了全面升級，實現由慢速交會對接到快速交會對接、由面對單艙到面對多艙、由單對接口到多對接口等多個突破。同時，老一代航天人夢想已久的“星光-衛星星座-捷聯慣性組合導航”技術，也在這批飛船上得到應用，支撐神舟連續實現高精度返回。
“采用二代返回技術后的最差返回精度比一代的最好都好！”航天科技集團五院空間站系統載人飛船副總設計師胡軍向《環球時報》記者介紹，如果采用一代技術，當出現大范圍軌道條件變化時，就需要地面進行人工干預。采用二代技術，GNC系統則可以自主適應，此外二代技術還可以適應更寬的在軌、離軌偏差，對氣動特性、質量特性等再入條件的穩定性更強，新的制導策略使制導過程姿態控制曲線更平穩，過載和推進劑決策約束更寬。
“如果說這些說法比較晦澀難懂，那么用開傘點精度的概念則更容易理解，采用二代技術的4艘飛船在開傘點精度方面實現了一個數量級的提升。”胡軍稱。不過，這批神舟飛船并不是“自適應預測制導方法”技術的首秀，據《環球時報》記者了解，該技術此前已在我國新一代載人飛船、嫦娥五號等型號中得到驗證。4艘神舟飛船連續的“落點精準”，進一步證明了該方法的科學性、穩定性、先進性和強適應性。
“神州第一傘”再立新功
航天員再入大氣層階段是比較兇險的過程，此時飛船返回艙的速度需要從每秒7.9公里的第一宇宙速度逐漸降到每秒幾百米。在距地面約10公里時，返回艙會打開降落傘進一步降速。這件“神器”是如何保障航天員平穩著陸的呢？
返回艙的降落傘分為引導傘、減速傘和主傘。首先，返回艙大約在距地面10公里時自動打開傘艙蓋，拉出引導傘，引導傘的主要作用就是拉出減速傘，這時返回艙速度大約為180米每秒。減速傘工作十多秒后，與返回艙分離，同時拉出主傘，這時返回艙的下降速度逐漸由80米每秒減到40米每秒，然后再減至7-8米每秒。整個過程中，為避免過載太大，減速傘和主傘并不能一下子全部打開，要先收口、再打開。
降落傘是確保載人飛船進入大氣層后安全返回的關鍵支撐，對相關產品的可靠性以及開傘動載、穩定性、下降速度等性能指標，提出了極為嚴苛的要求。據《環球時報》記者了解，返回艙的降落傘由航天科技集團五院508所研制，主傘傘衣面積達1200平方米，若在地面鋪展開來大約可覆蓋三個標準籃球場，是目前國內面積最大的航天器降落傘，因此也被譽為“神州第一傘”。
主傘由7000多個零部件組成。整個傘的縫線長達10公里，需要十幾名加工人員密切合作加工3-4個月才能完成。僅主份降落傘的加工工序，就有30多道。這樣的特大傘，摸起來軟軟的，但并不是隨意團起來放在返回艙里，而是整齊有序地疊在傘包中。包傘過程有幾十道工序，每一步都不可逆，折疊后的傘衣環幅要保證平坦整齊，傘衣無漏折，邊緣無內折。在包傘時，20多名工作人員排成一排，聽著口號一起向前卷動傘衣。完成包傘后，傘衣和傘繩將依靠壓力包傘機的巨大壓力，全部裝填進傘包。接下來需要封住傘包口，進行“封包”。這個動作必須在壓力解除、但傘衣還未來得及膨脹的那個間隙完成，最多十幾分鐘。“這強度不亞于在健身房鍛煉兩小時。”航天科技集團五院508所一名工作人員告訴《環球時報》記者，自己雖已多次參與封包，但每當談到這個環節，都非常感慨。
“在飛船降落傘研制之初，曾有人提議能否從國外引進相關技術。但對方提出技術轉讓費為1500萬美元的天價。除了價格高昂，引進了技術也不等于拿來就可以直接使用，我們仍需要做大量的試驗驗證工作。技術能不能行？產品可不可靠？都是未知數。”
航天科技集團五院508所回收著陸分系統研制隊伍一名科研人員告訴《環球時報》記者，研制團隊摒棄了技術引進選項，踏上了艱難的“平安傘”攻關之路。如今，從無傘到有傘，從無人傘到有人傘，從試驗用傘到成熟大傘，我國航天器回收著陸技術取得長足進步。