實施3圈自主快速返回，中國航天再入技術取得新突破

來源：科技日報

記者：薛英民、羅維瑋、付毅飛

11月14日16時40分，神舟二十一號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。神舟二十號航天員陳冬、陳中瑞、王杰身體狀態良好。飛船自11時14分與空間站組合體分離到落地，耗時不到5.5小時，相較此前返回任務節省了3個多小時。

記者從中國航天科技集團五院了解到，在這次任務中，神舟飛船首次實施3圈自主快速返回，標志著我國載人飛船再入返回技術取得新突破、系統可靠性達到新高度。

再入返回是航天器在完成太空任務后，脫離軌道進入地球大氣層，最終安全降落到目標區域的過程。該過程中如何控制飛船？相比此前返回任務，本次由5圈改為3圈關鍵點在哪？實施3圈自主快速返回有什么意義？中國航天科技集團專家進行了介紹。

第一問：飛船再入返回需要如何控制？

我國神舟系列飛船均由中國航天科技集團五院抓總研制。其中，由五院502所研制的制導導航與控制系統（GNC系統），如同飛船的“智能駕駛員”，是體現再入返回技術水平高低的核心載體，負責飛船從發射后脫離火箭到返回艙返回地球全過程的飛行控制，在典型的交會對接、再入返回任務中發揮著決定性作用。

飛船的再入返回控制主要體現在兩個方面：一是離軌控制，即通過制動減速使飛船脫離地球軌道，啟動返回程序；二是再入段控制，主要是大氣層內的升力控制。

中國載人航天工程啟動以來，再入返回技術發展了兩代。神舟一號到神舟十一號采用標準彈道自適應制導方法，從神舟十二號開始采用自適應預測制導方法。代際劃分的主要依據是再入段控制的核心內容，而在離軌控制方面，兩代技術均由地面計算。

第二問：由5圈改為3圈，關鍵點在哪？

為提升神舟載人飛船返回段的任務效率和應急能力，五院研制隊伍在此前5圈快速返回的基礎上，根據工程實踐經驗，科學優化返回策略和措施，設計形成了3圈自主快速返回方案。

由5圈改為3圈，最大改變是離軌控制制動參數由地面計算改為船上計算機自主更新計算。為了確保自主計算的正確性，502所及飛船系統先后開展多輪復核復算，包括方案正確性復查、飛行程序合理性復查、算法正確性復查、自主計算結果正確性有效性確認、對調整后故障預案的復查等，確保飛船能夠高精度返回地球。

11月14日，載著神舟二十號航天員乘組的神舟二十一號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。新華社發（汪江波 攝）

第三問：實施3圈自主快速返回有什么意義？

實施3圈自主快速返回，能夠有力提升神舟載人飛船自主飛行段、組合體運行段應對重大故障的能力。

相較于5圈返回方案，神舟二十一號飛船從離開空間站到返回地球的時間縮短了3個多小時，體現了我國再入返回技術的穩定性可靠性。

從神舟一號的標準彈道自適應制導，到神舟十二號的自適應預測制導，再到神舟二十一號的3圈快速返回，中國航天人用30多年走出了一條獨具特色的再入返回技術發展道路。