太空出差三人组安全返回地球，背后离不开这些硬核“助手”

在圆满完成各项试验任务之后，太空出差三人组航天员翟志刚、王亚平和叶光富结束了太空生活，安全返回地球。

4月16日10时许，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，航天员翟志刚、王亚平、叶光富平安返回、感觉良好。飞行乘组在空间站组合体工作生活了183天，创下了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录，至此中国空间站关键技术验证阶段任务完成，即将转入在轨组装建造阶段。

从半年前出差太空到如今神十三返回舱成功着陆，有哪些硬核“助手”护航航天员乘组平安“回家”？

着陆反推发动机毫秒必争

着陆反推发动机是神舟十三号飞船上的重要设备，是决定航天员能否安全回家的最后一棒，也决定着飞行任务的最终成败。着陆反推发动机能否成功点火，能否正常工作，关系到返回舱中的航天员能否安全回家。

中国航天科技集团八院（下称“八院”）动力所从1994年以来就致力于反推发动机的研究。“这是我们的发动机在轨时间最长的一次，我们必须确保发动机的高可靠性和高安全性，从而保证飞船返回舱走稳归航路。”谈起与前几次任务的不同时，所项目指挥孙福合对第一财经表示，从神舟十二号的33天到神舟十三号的183天，超长时间的太空待机将给发动机带来极大的挑战。

因为太空环境复杂，着陆反推发动机随返回舱升空后将经历长时间太空绕行、下降返回等多次复杂的环境考验，对发动机的环境适应性要求极高。

“虽然我们有着研制着陆反推发动机的深厚基础，对相关的结构也都再熟悉不过了。但我们还是给发动机罗列了所有可能会遇到的环境条件，并为其策划了全面的考核试验，以此来确保发动机在运输、装卸、贮存、使用过程中的结构完整性和可靠性。”孙福合说。“针对外太空复杂严酷的环境条件，我们必须要考虑得再深入一点，验证得再充分一点，这样我们的航天员就能更多一分安全。”发动机副主任设计师何鹏说道。

此外，返回舱的着陆过程对于航天员来说也是个不小的挑战。在经历灼烧、黑障、开伞减速等程序后，返回舱仍然有近每秒9米的速度。而此时航天员是背部朝下面朝天坐在返回舱里，如此高的着陆速度将损伤航天员的颈椎。为了确保他们的安全，必须进一步降低冲击。而这一关键的“刹车”过程就将由4台反推着陆发动机完成。

返回舱的这脚“刹车”踩早了不行，踩晚了也不行，只有时机和时长分秒不差，才能确保返回舱体平稳、安全落地。为此，动力所的设计人员设计了一套精彩的“刹车”动作：在返回舱距离地面1米时，4台反推着陆发动机必须在10毫秒内同时点火，大量燃气的积聚将在燃烧室内形成高压，最终从尾部的喷口中喷出，以反推力来减缓降落速度。

这四台发动机的个头和重量虽然都不大，每台都能在瞬间产生大约3吨的巨大推力，4台一起工作，就有十多吨的推力。这股巨大的反推力有效地抑制了返回舱的下坠势头，大大降低了飞船的下降速度，减轻了航天员着陆过程中受到的过载冲击，提高了返回舱降落过程中最后一个环节的安全性。

“超长待机”的电源分系统

自2021年10月16日发射，神舟十三号已成功运行近6个月，是在轨时间最长的载人飞船。

八院811所研制的电源分系统，为这艘在轨时间最长、返回时间最快、在轨并网供电次数最多的神舟飞船正常运行、安全返回提供保障。

为了确保飞船安全返回，一个多月前，神舟十三号电源分系统顺利通过了一场返回前的 “模拟大考”。

811所神舟飞船电源分系统主任设计师钟丹华介绍，电源分系统配合总体对神舟十三号上所有的设备进行加电，对这些设备一一进行开机巡检，“因为在与空间站成功对接后，飞船上许多设备进入关机状态。在轨运行期间，电源分系统仅需提供1/2到1/3的额定能量。开机巡检，是对电源分系统在额定负载下的供电能力的考核。”

同时，配合总体开展飞船的能量平衡分析，进行故障预案的推演和发电能力的评估。结果显示，神舟十三号在轨运行期间，电源分系统整个供电状态非常好，“虽然已经在轨工作近6个月，太阳电池翼的发电能力和飞船入轨初期基本没变化”，钟丹华说道。

在轨期间，神舟十三号与空间站成功开展了6次并网供电，验证了空间站的智能用电模式。

钟丹华介绍，“神舟十三号在轨的六个月，经历了空间站组合体对地飞行、惯性飞行，以及天舟二号转位试验等复杂遮挡情况。6次并网供电最短2天，最长5天，确保飞船正常运行的同时，考核了电源分系统适应全遮挡工作的能力，也验证了空间站核心舱的径向口最大提供载人飞船1400瓦供电能力的设计指标。”

据介绍，神舟十三号飞船首次采用5圈快速返回的方案，分离到落地仅需10小时。从6.5小时的快速对接，到10小时的快速返回，航天员的乘坐舒适度更高了。

钟丹华表示，由于此次是首次在径向复杂遮挡条件下，开展组合体分离等返回动作，电源的重点工作是保证在任何角度和工况下，飞船能够安全地实施分离，顺利进入自主飞行状态。“电源分系统需要根据太阳入射角和遮挡情况，制定飞船实施分离期间的供电保障方案。从目前预计的返回时间来看，太阳入射角比较理想，可以说是一个比较柔和的返回过程。”

由于近期本土疫情限制了人员流动，为确保神舟十三号在返回期间，电源分系统地面监控工作的可靠执行，811所研制人员制定了“三地联动”飞控策略。

“北京、酒泉、上海，三地同步神舟十三号返回电源分系统地面监控工作。其中最挑战的在酒泉。从进入酒泉基地，到神舟十三号返回，中间仅有一天的时间。我们需要在这段时间内，启动各种设备、打通与北京的通讯链路，这是一场与时间的赛跑，确保特殊时期，保障航天员成功返回。” 钟丹华说。

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