快稳准！神舟如何创造了第十三次奇迹

北京时间2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船在东风着陆场着陆，经过现场医监医保人员确认，航天员翟志刚、王亚平、叶光富身体状态良好，出差太空183天的“感觉良好”乘组平安回家，不仅意味着神舟十三号任务圆满结束，还标志着中国空间站关键技术验证阶段圆满收官。

自神舟十三号载人飞船于2021年10月16日发射入轨后，三名航天员历经入住天宫、太空漫步、天宫课堂、天宫画展、太空跨年、云闹元宵的神奇体验，在轨的183天里，神舟十三号飞行乘组先后进行了2次出舱活动，开展了手控遥操作交会对接、机械臂辅助舱段转位等多项科学技术实（试）验，验证了航天员长期驻留保障、再生生保、空间物资补给、出舱活动、舱外操作、在轨维修等关键技术，同时，他们也创下多个“首次”：首次太空跨年、首位进行出舱活动的女航天员、首次在轨通过遥操作完成货运飞船与空间站对接、首次实施径向交会对接、创造了中国航天员连续在轨飞行时间的最长纪录……

那么，神舟十三号快速返回的技术难点有哪些？此次飞行任务的创新点及科研价值有哪些？如何确保空地协同快稳准？

回家的路有多难

中国航天科技集团五院载人飞船系统项目技术副经理邵立民在接受媒体采访时指出，神舟十三号返回地球要依次经过五个关键飞行事件及环节，分别是分离撤离：航天员上“神舟”飞船，与空间站组合体分离；制动离轨：飞船通过调姿、制动、减速，从原飞行轨道进入返回轨道；惯性滑行：等待再入时机，飞船推进舱和返回舱分离；再入大气层：返回舱穿越黑障、经历考验；着陆：开伞、反推、落地。而且每个环节都要面临严酷空间环境和轨道条件的考验。

神舟十三号返回过程的难点可以归纳为对速度、温度和精度的严格控制。首先，飞船在轨道上运行的速度大约为每秒7.8千米，接近第一宇宙速度，为了确保航天员安全，必须对返回地球后的最终着陆速度进行控制。其次，返回舱进入大气层后，与空气发生剧烈摩擦，舱体表面局部温度可达上千摄氏度。为确保舱内温度适宜，就要依靠防热结构对舱内进行保护。最后，为使返回舱着陆在指定区域，必须控制飞船着陆点的精度。比如返回轨道维持，调整飞船的轨道平面，通过制动的速度增量和发动机开机时刻，确保再入角和返回航程，巧妙利用空气动力产生的升力，进行航向和横向运动的控制，精准调整预定的着落点，最终平安返回。

第十三次飞天的创新

作为空间站关键技术验证阶段发射的第二艘载人飞船，神舟十三号实现了多项技术突破。

一是神舟十三号首次验证径向交会对接技术，与空间站核心舱径向对接口实施了径向交会对接。

二是停靠飞行时间增加到6个月，是我国迄今为止时间最长的一次载人飞行，神舟十三号飞行任务首次考核并验证了空间站任务航天员长期在轨驻留能力。

三是为应对在轨停靠飞船可能发生的无法返回故障，空间站任务阶段首次建立了应急救援任务模式，神舟十三号载人飞船首次执行了应急救援发射待命任务。

四是首次实施快速返回流程。为进一步提高返回任务执行效率，以及提高航天员返回舒适度，通过对飞行任务事件进行合理裁剪和调整、压缩操作时间，将返回所需时间由以往的11个飞行圈次（约16.5小时）压缩至5个飞行圈次（约7.5小时）。

不仅仅是上九天揽月

谈及神舟十三号航天员乘组将带回哪些东西，邵立民说，带回的“土特产”包括航天员的在轨记录、他们拍摄的视频照片、实验样品、一些空间站的设备等，“我们目前还处于关键技术验证阶段，有些情况跟预期不一样，所以需要航天员带回地面进行分析。”

中科院空间应用中心研究员张伟曾在接受本刊记者采访时说过，整个空间站的建造就是为了开展大量的科学实验，包括技术实验和应用研究，所以说它本身的价值就非常大。我们不仅进行空间生命科学研究和人体科学研究，开展微重力物理科学研究，还可以开展空间天文和地球的观测，接下来计划发射一个空间巡天望远镜，开展长期的天文观测，当然还有一些新技术的验证，要在大概十年的运营时间里开展1000多项科学研究，产出的成果会给我们生活带来很多有益的影响，比如说在生命科学方面，我们要做蛋白质结晶来遏制或抵抗骨质疏松、肌肉萎缩，此外还有疫苗开发、生物制药、新的医疗手段开发等。

事实上，依托中国空间站和神舟十三号，我国首次建立了空间条件下细胞的长期培养体系和细胞模型。利用这样的体系和培养模型，科研工作者已完成了几项国际领先的生命科学实验，比如，已完成国际上首次皮肤干细胞长期失重条件下的悬浮培养实验等。

快稳准的超级功夫

中国载人航天工程副总设计师杨利伟在央视新闻直播间说，相对于神舟五号载人飞船而言，神舟十三号载人飞船的综合技术条件得到了大大改善，而且返回地面以及出舱后的保障措施越来越人性化、智能化，此次返回舱是神六后首次直立着陆，返回落地位置精准，全程操控十分精确。

据航天科技集团五院载人飞船系统副总设计师胡军介绍说，神舟十三号飞船进入黑障区前，北京航天飞行控制中心发出了第二次落点预报，这是飞控中心根据各个站的测控数据，结合飞船返回程序得出的结果。进入空间站阶段后，航天员返回时都会有这样的落点预报。神舟飞船上有一套自主的导航系统，在整个飞行过程中，会实时预报那个落点，凭借北斗导航、星敏感器、惯性测量单元这些组合导航，再加上比较强大的预测制导能力，才能有效控制落点的精准控制。

落点精准控制是飞船制导导航控制分系统，和包括降落伞在内的回收着陆分系统等共同努力的结果。“降落伞是随风飘动的，那我们就要知道风有多大，测算伞会飘多远，然后反推过来，确定应该在哪个点开伞，打出提前量，这样降落的点就会控制得更准确。”航天科技集团五院神舟十三号载人飞船回收着陆分系统主任设计师贾贺说。

要想实现回收任务的快稳准，还需对空地协同联合搜救能力提出更高要求。神舟十三号搜救回收地面分队指挥员牛永进说，飞船首次快速返回，加上东风着陆场搜索区域达数万平方公里，有戈壁、沙漠、盐碱地、水域等十余种典型地形地貌，搜索难度大、横跨范围广。为应对极具挑战的快速返回模式，神舟十三号搜救回收地面分队在6个月前就投入了回收任务的推演和专项训练。“我们把东风着陆场拆分成了核心区、着陆区和大范围偏差区。在这三个区域里面，我们有专业的搜救力量。此外，搜救回收空中、地面分队还加装了一批全新的装备设备，装备智能化、集成化水平的提升，也为提升空地协同联合搜救工作精准度提供了便利”。

普通人的太空旅行体验还会远吗?

中国载人航天工程航天员系统总设计师、中国航天员科研训练中心研究员黄伟芬在接受央视记者采访时说，伴随着飞控中心响起“神舟十三 圆圆满满”的欢呼声，她那颗悬着的心终于落了地。她表示，2022年是空间站建造决战决胜之年，也是中国载人航天工程立项实施30周年，年内载人航天空间站工程还将完成6次重大任务，包括发射2个空间站实验舱、2艘载人飞船、2艘货运飞船，再将6名航天员送入中国空间站，以及在轨交会对接、出舱活动和飞船返回任务，目前新的乘务组成员身体状况和训练状态都一切正常，今年我国将全面建成空间站。

有业内人士分析说，依据本次航天员“感觉良好”的出舱画面，释放出的信号就是，虽然当前太空旅行还无法实现，但是在未来，除了在电影中围观宇宙的浪漫，或许普通人的太空旅行体验已经不远了。

责编丨柯欣