不断探索！载人飞船返回技术凤凰涅槃

• 2022-04-20 13:16:22 来源：科技日报

薛英民 科技日报记者 付毅飞 实习记者 都芃

4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，三位“太空出差”183天的航天员安全返回。从北京时间4月16日0时44分，神舟十三号载人飞船与空间站天和核心舱成功分离，到9时56分返回舱成功着陆，整个返回过程仅耗时约9小时。这是我国载人飞行任务中首次以快速返回模式返回地球，也标志着我国载人飞船返回技术实现了新的突破。而这突破背后，是一代又一代航天人接续奋斗、不断探索的结果。

工程伊始作为备选

载人飞船返回技术是建设空间站的关键和必备技术，关乎着任务的成败和航天员的生命安全。回顾从神舟一号到神舟十三号任务，中国的神舟飞船始终保持着国际领先的返回精度。如果以代际划分，神舟一号到神舟十一号所采用的标准弹道自适应制导方法，可以算作第一代返回技术。而自神舟十二号开始采用的自适应预测制导方法，精度更高、适应性更强、更加智能，可算作第二代返回技术。

但这两代技术，其实最初是一同被提出来的。早在1993年，中国载人航天工程立项后不久，中国航天科技集团五院502所再入返回技术的研制团队便已分析了两类主要的返回制导方法，一种是基于标准弹道的返回制导方法，即按照事先计算好的路径，偏离了就修正；另一种则是基于落点预报的返回制导方法，即始终瞄准终点进行全局性调整。神舟十二号任务采用的第二代返回技术，便属于此种方法。当时第一种方法已经较为成熟，在国际上有成功应用的先例，所以便作为了技术攻关的首选方案。而第二种基于落点预报的方法，虽然普遍被认为较前一种方法更加灵活、精度更高、适应性更好，但限于当时计算机的计算能力，全世界尚无应用，因此只能作为备选方案。

在等待中持续发力

虽然选择了标准弹道制导方法，但面对更加先进的新技术，没有人忍心放弃。502所研制人员虽然明知该技术无缘载人一期、二期任务，但在争分夺秒的型号研制之余，他们仍然想办法挤时间，按照型号标准深化落点预报方法的研究，一个个核心问题也相继解决。“自适应预测制导性能非常好，为什么神舟没有用？”曾有人提出这样的疑问。但这就是“人命关天”的载人航天，只要原方案没有问题，新技术论证得再好也不能贸然更换。

但“机会总是留给有准备的人”。2010年底嫦娥三期工程上马，目标是月球取样返回。502所积极支持并坚持采用自适应预测制导作为月地跳跃式再入的返回制导方法。这次面向实际应用的机会，也促进了该方法的进一步完善。据了解，在距离型号出厂只有两个月的时候，研制团队提出了效果更优的技术改进。基于严密的验证和出于对研制队伍的绝对信任，嫦娥五号总指挥、总设计师杨孟飞批准了他们的技术状态更改申请。2014年11月1日，嫦娥五号再入返回试验器以第二宇宙速度跳跃式再入返回地球，开伞点精度509米，创造了世界纪录。

抓住契机实现突破

2013年，推动载人飞船返回技术升级的契机来了。为了促进自主可控，确定自载人三期神舟十二号飞船开始，后续载人飞船关键部件将采用国产设备，这意味着二十多年积累的控制器软件将一夜归零。但有舍必有得，面对这一与风险并存的机遇，中国载人航天工程载人飞船系统副总设计师胡军提交了一篇《神舟12号智能制导导航与控制系统设想》报告，提出了对相关问题的统一处理方法，给载人飞船返回技术升级提供了契机。

但事情发展远比想象中曲折。虽然自适应预测制导在无人试验器上取得了极好的效果，但载人飞船人命关天，原理虽已无人质疑，但大家都担心技术实现能否不出意外。但如果不采用自适应预测制导，那么未来在空间站阶段将要执行数十次载人飞行任务的神舟飞船，将永远被定位为20世纪90年代的水平，远远落后于国际先进水平。况且，仅仅依靠标准弹道制导的方法已经无法适应空间站阶段的各种复杂情况。

出于对空间站任务的长远考虑，即使两次被否定，502所的研制队伍也始终不肯放弃。终于，功夫不负有心人，2017年相关返回技术状态更改论证的报告得以通过，自适应预测制导方法被成功应用于神舟十二号载人飞船。而此次神舟十三号的快速返回，也再次证明了自适应预测制导方法走在了正确的方向上，代表了国际先进技术的发展趋势。相信在不远的将来，在此基础上，我国载人航天再入返回技术也将取得新的突破。

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