Shenzhou 12 aplicará múltiples tecnologías de medición y control para regresar por primera vez
Shenzhou 12 aplicará múltiples tecnologías de medición y control para regresar por primera vez Shenzhou 12 regresará a. Tierra el 17 de septiembre, esta vez, los astronautas del "Shenzhou 12" regresarán y aterrizarán en el sitio de aterrizaje de Dongfeng del Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan. Lo que enfrentarán los astronautas y China Aerospace es el último desafío de la misión Shenzhou 12. Shenzhou 12 aplicará múltiples tecnologías de medición y control por primera vez para regresar a 1
La misión de regreso de Shenzhou 12 es la primera vez. para el regreso de los astronautas chinos Al regresar a la Tierra desde la Estación Espacial China, el Centro de Control de Vuelo Aeroespacial de Beijing utilizó por primera vez una serie de nuevos métodos probados de medición y control, incluido el método de retorno de la nave espacial, la red de medición y control, etc., todos para allanar un camino de regreso más suave y seguro para los tres astronautas. El camino a casa.
El método de retorno de "sincronización y punto fijo" se ha cambiado a "adaptación dinámica"
En el pasado, la nave espacial Shenzhou utilizó el método de retorno "balístico nominal" para este retorno. El método requiere reservar la hora de regreso con anticipación. Determinar el punto de mira antes del lanzamiento requiere un tiempo muy estricto. Este método de retorno de "tiempo y punto fijo" ya no puede satisfacer las necesidades de los astronautas en la era de las estaciones espaciales de frecuentes viajes de ida y vuelta y regresos de emergencia. Con este fin, se adoptó por primera vez el método de retorno de "adaptación dinámica" en la misión de retorno "Shenzhou Doce". Determine el punto de mira antes de regresar. Una vez que el terreno inicia el proceso de retorno estandarizado, se realizan ajustes dinámicos basados en predicciones balísticas en tiempo real para lograr un control de retorno preciso.
Hu Guolin, ingeniero jefe adjunto de la misión Shenzhou-12 del Centro de Control de Vuelo Aeroespacial de Beijing: Su principal importancia es que en el futuro los astronautas estarán en órbita durante un Durante mucho tiempo, y podemos tener las condiciones para regresar en cualquier momento, siempre que su trayectoria del punto subsatélite cumpla con las condiciones para regresar a nuestro lugar de aterrizaje, puede regresar en cualquier momento. A diferencia del punto de mira previamente establecido, tiene que regresar a un punto fijo a intervalos regulares. Ahora damos la bienvenida a los astronautas en cualquier momento, siempre que completen su misión y cumplan las condiciones para el regreso.
Tres satélites de retransmisión Skylink servirán en el retorno de Shenzhou-12
Tres de los cuatro satélites de retransmisión Skylink actualmente operativos en órbita Se utilizan en la Estación Espacial de China Misión, esta vez regresaron los "Shenzhou Doce", la estrella Tianlian-1 03/04 y la estrella Tianlian-2 01 formaron una red de control y medición basada en el espacio relativamente completa.
Hu Guolin, ingeniero jefe adjunto de la misión Shenzhou-12 del Centro de Control de Vuelo Aeroespacial de Beijing: Todo nuestro proceso de retorno consiste en el ajuste de actitud primario, la separación de retorno de la órbita y la actitud secundaria. ajuste y frenado de retorno hasta la separación del propulsor y el retorno, todo el proceso está respaldado por medición y control desde el espacio.
La emocionante etapa de la "barrera negra" mejora la seguridad y la controlabilidad.
Las tecnologías de retorno de naves espaciales utilizadas actualmente en nuestro país incluyen principalmente tipos balísticos y de elevación. En el pasado, la nave espacial Shenzhou generalmente usaba sustentación balística nominal para regresar. Esta vez, basándose en la adaptación dinámica y la medición y el control desde el espacio, la nave espacial Shenzhou 12 utilizó la sustentación como método de retorno y la guía predictiva como esquema de control durante el regreso. proceso, que puede controlar la actitud del movimiento Al realizar ajustes independientes, especialmente la fase más emocionante de "barrera negra" de cruzar la atmósfera en misiones de regreso anteriores, la seguridad y la controlabilidad se han mejorado enormemente.
Sun Jun, subdirector del Centro de Control de Vuelo Aeroespacial de Beijing: Esta es la primera vez que se utiliza un esquema de control llamado guía predictiva. Cabe decir que es una innovación en el control de retorno. Adopta un nuevo esquema adaptativo, que puede identificar el impacto del entorno espacial en la nave espacial cuando regresa a la barrera negra y puede formular una nueva estrategia de control de elevación en la realidad. tiempo. Cabe decir que a través del esquema de guía predictiva, uno es garantizar la precisión del aterrizaje del personal y el otro es garantizar la seguridad general. Hay que decir que se trata de un gran avance tecnológico en nuestro control de retornos.
¿Por qué la nave espacial Shenzhou 12 eligió el lugar de aterrizaje de Dongfeng?
Esta vez, los astronautas del "Shenzhou 12" regresarán y aterrizarán en el sitio de aterrizaje de Dongfeng del Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan. ¿Por qué la nave espacial Shenzhou 12 eligió el lugar de aterrizaje de Dongfeng? ¿Cuáles son las consideraciones detrás de este cambio? Un periodista de la estación principal entrevistó a Bian Hancheng, diseñador jefe adjunto del sistema de aterrizaje del proyecto espacial tripulado.
Bian Hancheng, diseñador jefe adjunto del sistema de aterrizaje para el proyecto espacial tripulado: Cuando comenzó el proyecto espacial tripulado de nuestro país, solo desarrollamos una nave espacial: la nave espacial Shenzhou.
El tiempo de vuelo independiente de la nave espacial Shenzhou es de sólo siete días. En este caso, hemos establecido dos sitios de aterrizaje principales y de respaldo. Cuando se trata de la etapa de estación espacial tripulada, la nave espacial pasa la mayor parte del tiempo acoplada a la estación espacial. Si el clima en el lugar de aterrizaje es malo, podemos dejar que la nave espacial regrese más tarde y no es necesario establecer dos sitios de aterrizaje principales y de respaldo. Por lo tanto, la elección del sitio de aterrizaje de Dongfeng como lugar de aterrizaje de regreso para la nave espacial tripulada en fase de estación espacial es, ante todo, un resultado natural del desarrollo de la ingeniería.
El funcionamiento a largo plazo de la estación espacial requiere una fuerza de búsqueda y rescate regular
El lugar de aterrizaje de Dongfeng está ubicado en la región central y sur de Ejina Banner, Liga Alxa, Mongolia Interior El invierno aquí es seco y frío. El verano es caluroso, con menos lluvia y más viento. También tiene muchas condiciones favorables, como muchas oportunidades de retorno y plena utilización de los equipos de medición y control. Además, la estación espacial planea operar en órbita durante diez años y requiere una fuerza de búsqueda y rescate de emergencia regular.
Bian Hancheng, diseñador jefe adjunto del Sistema de sitio de aterrizaje de ingeniería espacial tripulado: Confiando en los recursos humanos del Centro de lanzamiento de satélites de Jiuquan y numerosas mediciones y control, comunicaciones, meteorología, instalaciones médicas, de transporte y diversas instalaciones de apoyo logístico. Sólo necesitamos formar una fuerza profesional de búsqueda y rescate de escala limitada para formar una fuerte capacidad de búsqueda y rescate. En términos de construcción del sistema, su inversión financiera es relativamente pequeña, el efecto de mantenimiento es relativamente bueno y puede formar una sólida capacidad de búsqueda y rescate en cualquier momento.
El regreso de "Shenzhou Twelve" pondrá a prueba las capacidades de búsqueda y rescate del campo de aterrizaje de Dongfeng
El terreno del campo de aterrizaje de Dongfeng es diverso, por lo que la dificultad de búsqueda y rescate es mayor que el del campo de aterrizaje de Siziwang Banner. El aterrizaje de la cápsula de retorno de la nave espacial Shenzhou-12 aquí pondrá a prueba las capacidades de búsqueda y rescate del sitio de aterrizaje de Dongfeng por primera vez.
Bian Hancheng, diseñador jefe adjunto del sistema de sitio de aterrizaje de ingeniería espacial tripulado: Hemos pasado por varias rondas de análisis y hemos resuelto más de 300 situaciones posibles que pueden surgir. Luego, estas más de 300 situaciones se analizaron y resolvieron más a fondo, y se resolvieron más de 30 situaciones anormales clave en seis categorías.
Se han organizado cuatro simulacros integrales de búsqueda, rescate y recuperación en todo el sistema
En la actualidad, el sitio de aterrizaje de Dongfeng ha organizado cuatro simulacros integrales de búsqueda, rescate y recuperación en todo el sistema, y ha organizado múltiples simulacros de rescate y recuperación alrededor del lugar de aterrizaje. Capacitación sobre temas como búsqueda, despliegue de operaciones y supervivencia en entornos terrestres complejos como desiertos, Gobis y montañas.
Bian Hancheng, diseñador jefe adjunto del sistema de sitio de aterrizaje de ingeniería espacial tripulada: Hemos propuesto un sistema con medición de seguimiento, continuidad tridimensional, predicción del punto de aterrizaje, rápido y preciso. , búsqueda y rescate y aterrizaje de cápsulas. El objetivo previsto de la misión de búsqueda y recuperación. La nave espacial tripulada de China fue lanzada desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan de China y finalmente regresó al Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan de China. Esta es nuestra gloria, por lo que debemos construir el espacio más confiable, seguro y cálido para que los astronautas chinos ingresen al espacio. Shenzhou 12 aplicará múltiples tecnologías de medición y control por primera vez para regresar a 2
A las 8:56 del 16 de septiembre de 2021, después de que los astronautas permanecieran en el "Hotel Cinco Estrellas Tianhe" durante 90 días , Shenzhou La nave espacial tripulada No. 12 se separó con éxito del módulo central Tianhe de la estación espacial y regresó a la Tierra el 17 de septiembre. Los astronautas y China Aerospace enfrentarán el último desafío de la misión Shenzhou 12. Lo llamo "pasar". Cinco niveles, mata a seis generales"
El primer nivel: Nivel de separación
Quizás hayas notado que el lugar donde aterrizó nuestra nave espacial antes era el Estandarte del Cuarto Príncipe de Mongolia Interior. El terreno aquí Es plano, escasamente poblado y se cumplen todas las condiciones. Además, debido a que se ha utilizado como lugar de regreso para naves espaciales, aquí se ha establecido un mecanismo completo de mapeo, búsqueda y respuesta. No hay duda de que este es el lugar más adecuado para que aterricen las naves espaciales, pero esta vez, la ubicación de aterrizaje de la nave espacial Shenzhou-12 se cambió por primera vez al campo de aterrizaje de Dongfeng en Jiuquan. la barrera de separación.
Shenzhou 11 aterrizó en Siwangqi
Todas las naves espaciales anteriores volaron de una manera muy planificada y sus posiciones de regreso estaban en altitudes orbitales fijas, pero esta vez. Debido a que Shenzhou 12 operó con la estación espacial durante 90 días, durante este proceso la altitud orbital de la estación espacial cambió constantemente debido a la resistencia de la delgada atmósfera. También debido a esto, Shenzhou 2 no se pudo predecir antes del lanzamiento. posición orbital y altitud de la nave espacial Shenzhou 12 para separarse y regresar a la Tierra, y es imposible consumir el precioso combustible de la estación espacial para cambiar la órbita y permitir que Shenzhou 12 regrese desde una posición fija. Este regreso es el mismo que antes del primer paso. La misión es diferente porque se separará y regresará a la Tierra desde una posición que nadie puede predecir de antemano. Solo se puede decir que solo podemos determinar una posición aproximada.
Desconexión de la estación espacial
También debido a la incertidumbre de la posición de separación, la posición de aterrizaje no se puede calcular con especial precisión. Por razones de seguridad, esto. El momento en que se habilita el sitio de aterrizaje de Dongfeng se debe a que el área deshabitada aquí es lo suficientemente grande y los requisitos de precisión para el aterrizaje de naves espaciales pueden ser menores. Por supuesto, debido a que el lugar de aterrizaje ha sido cambiado, el terreno desértico, vecino y montañoso es más complejo. También es adecuado para el aterrizaje de naves espaciales y la búsqueda y rescate desde atrás aumentan la dificultad.
El vasto lugar de aterrizaje de Dongfeng (tenga en cuenta que hay montañas)
El segundo nivel: nivel de desaceleración
¿Aún lo recuerdas? Cuando estábamos en la clase media del jardín de infantes, en el curso sobre la relación entre los satélites terrestres artificiales y el cañón de Newton, la maestra nos dijo por qué los satélites artificiales pueden rodear la tierra sin caerse. Esto se debe a que están girando alrededor de la tierra a una velocidad muy alta, al igual que si sostienes una cuerda y atas una piedra para que gire, cuando dejas que la piedra gire en círculos, no caerá, pero una vez que desacelere, La piedra caerá. Caerá lentamente, por lo que la nave espacial debe reducir la velocidad si quiere regresar.
Sin embargo, en el vacío del espacio, es imposible que una nave espacial desacelere aplicando frenos y rozando el suelo. La única forma es utilizar propulsores para inyectar combustible. sale de la tierra, por lo que la parte delantera del vehículo está al frente, el propulsor está en la parte trasera. Para desacelerar esta vez, el cohete debe girarse 180 grados, invertirse hacia adelante y hacia atrás y rociarse en la dirección de vuelo. De esta manera se puede lograr la desaceleración. Por lo tanto, después de abandonar la estación espacial, la nave espacial realizará dos grados de rotación de 90 grados para completar el proceso de intercambio y desaceleración de cabeza a cola. Todo, todavía se está moviendo alrededor de la Tierra a alta velocidad en este momento. Una vez completada la rotación, el inyector desacelerará con precisión y reducirá la velocidad al valor establecido de antemano. Durante este proceso, la órbita de la nave espacial continuará. disminuir hasta que ya no pueda orbitar la Tierra y sea arrastrada hacia el suelo por la gravedad de la Tierra. Luego, la nave espacial se deslizará hacia el suelo con la gravedad de la Tierra en el proceso y encontrará la postura más atractiva para prepararse para entrar. la atmósfera de la Tierra.
El tercer nivel: Reingreso a la atmósfera
A medida que la altitud orbital disminuye, la densidad de la atmósfera continúa aumentando y la resistencia también aumenta. La nave espacial está a punto de comenzar a ingresar a la Tierra, pero en este momento enfrentará una gran prueba, que será ajustar su actitud al reingresar a la atmósfera, lo que comúnmente se conoce como "lanzar piedras y arrojar agua".
Al igual que cuando arrojas una piedra a un lago, el ángulo y la velocidad son dos cosas cruciales. Si el ángulo de entrada de la nave espacial es demasiado pequeño, será como arrojar agua al agua. de la atmósfera, perdiendo así la oportunidad de ingresar a la tierra y siendo expulsado nuevamente al espacio. La situación posterior es realmente una cuestión de vida o muerte, pero definitivamente se puede decir que ha fallado en este momento, pero este ángulo no puede; Si es demasiado grande, será como arrojar una piedra directamente al agua, provocando una gran salpicadura. La nave espacial entrará en la atmósfera a una velocidad muy alta y luego se quemará en la atmósfera. un meteoro, o en otras palabras, la nave espacial dentro de los astronautas morirá debido a las altas temperaturas, por lo que el reingreso a la atmósfera debe garantizar que la nave espacial reingrese exactamente en el ángulo y la velocidad correctos.
El ángulo debe ser el adecuado
El medio para asegurar el reingreso es el propulsor. Debes saber que la cápsula de retorno no tiene otros componentes excepto el cohete de retroceso. cuando aterriza con energía, la energía está en la cabina de propulsión, pero la cabina de propulsión no se recuperará, por lo que durante el proceso de reingreso a la atmósfera, el regresador y la cabina de propulsión deben cooperar entre sí a velocidades extremadamente rápidas y. aumentando gradualmente la resistencia, ajuste su postura, cambie su velocidad, dirección y tamaño a través de múltiples inyecciones precisas en múltiples ángulos, para que la cápsula de retorno pueda alcanzar un ángulo de reentrada preciso. Una vez completados todos los ajustes, la cápsula de propulsión se separará. de la cápsula de regreso para siempre y se perderá. La propulsada se quemará en la atmósfera. ¡Adiós, mi querido módulo de propulsión!
El cuarto nivel: Barrera Negra: la providencia y la mano de obra mortales y hermosas
Después de ingresar a la atmósfera, la cápsula de regreso no tiene ningún poder, por lo que todo depende de la gravedad y la resistencia. En este momento, a medida que la altitud continúa disminuyendo, la velocidad de la nave espacial será cada vez más rápida. La fricción con la atmósfera convertirá toda la cápsula de retorno en una enorme bola de fuego y la temperatura en el fondo llegará a miles. Al mismo tiempo, se generará plasma a su alrededor, bloqueando todas las comunicaciones de señales, y a esta velocidad y temperatura, ningún equipo eléctrico puede funcionar. En ese momento, el piloto verá las chispas más hermosas brillando fuera de la ventana. Y al mismo tiempo experimentar la etapa más indefensa de toda la etapa. Después de haber hecho todos los preparativos, esta sección solo se puede dejar en la tierra. Nadie puede cambiar el resultado final. Solo cuando termine la barrera negra. saber si es seguro.
La aterradora barrera negra
El quinto nivel: nivel de desaceleración
Solo hay una cosa en la cápsula de regreso después de escapar de la barrera negra, eso es desaceleración. Porque en este momento, la velocidad de la nave espacial es generalmente de unos 200 metros por segundo. Si se convierte a kilómetros por hora, es de 720 kilómetros por hora. Piense en el límite de velocidad de alta velocidad de 120 kilómetros por hora. , esa es una palabra: ¡chispas y relámpagos hasta el final! Para reducir una velocidad tan grande a un ligero impacto al aterrizar, la cápsula de retorno abrirá sus tres oportunidades de autorrescate en el aterrizaje. Repita: esto no es un simulacro, solo hay una oportunidad y no puede cometer un error. en desacelerar tres veces.
El primero es el paracaídas. Habrá dos paracaídas uno tras otro, desacelerando cuatro veces. Sólo hay una razón: es demasiado rápido para que los astronautas lo soporten. Piénsalo cuando frenas repentinamente en la carretera y te mueres, ¿puedes sentir el fuerte pellizco del cinturón de seguridad en tu pecho? Te pregunté si te duele, y esto es solo 120, la velocidad de la nave espacial es 720. y Estabas reduciendo la velocidad cuando conducías horizontalmente, pero esto era cuando conducías verticalmente. ¿Imaginas sentarte en el suelo de repente y sentirías que tus órganos internos se tiran repentinamente y luego se contraen y te duelen? Entonces, el primer paracaídas se abrirá parcialmente para reducir la velocidad, luego se abrirá completamente para una segunda desaceleración, luego se tirará y el segundo paracaídas principal se abrirá nuevamente, repitiendo el proceso anterior. Después de cuatro desaceleraciones, la velocidad se reducirá de 200. Reducida a 10 metros por segundo, esta velocidad es aproximadamente equivalente a una persona saltando desde el tercer piso al suelo. Obviamente, incluso esta velocidad no es algo que el cuerpo humano pueda soportar fácilmente, y mucho menos alguien que haya vivido. En el entorno libre de gravedad del espacio durante tanto tiempo, ¿qué pasa con los frágiles astronautas? Entonces tienes que reducir la velocidad.
Paracaídas de desaceleración
El segundo dispositivo de desaceleración son los cuatro cohetes de retroceso escondidos en la parte inferior de la cápsula de retorno. Cuando esté a punto de aterrizar, lo hará. Probablemente, cuando la distancia sea de 1 metro del suelo, cuatro cohetes de retroceso se encenderán al mismo tiempo, produciendo un gran empuje instantáneo, que reducirá repentinamente la velocidad de la cápsula de retorno a menos de 2 metros por segundo, lo que equivale aproximadamente a La velocidad de una persona que camina rápido. Al mismo tiempo, cada astronauta Los asientos con cojines personalizados también protegerán a los astronautas contra esta velocidad y aterrizarán de manera segura, pero incluso si todo va bien, este proceso de desaceleración será una gran prueba para los astronautas que tienen. Estar ingrávido en el espacio durante 90 días será más incómodo. Tendrás que soportar desaceleraciones una y otra vez y al mismo tiempo sentir la pesadez del cuerpo provocada por la gravedad perdida hace mucho tiempo.
Imagen exagerada del cohete de retroceso
Después de que todos los enlaces se completen con éxito, la cápsula de regreso en este momento comenzará a enviar señales para informar su estado específico actual. Al mismo tiempo, el personal de logística observado a través de telemetría se apresurará lo antes posible para verificar el estado físico de los astronautas, ayudarlos a salir de la cabina y comenzar el período de aislamiento, inspección y recuperación de aproximadamente un mes. .
Como industria cumbre en el desarrollo de la ciencia y la tecnología humanas, el contenido de oro de la ciencia y la tecnología aeroespaciales está definitivamente por encima del nivel de miles de oro puro. Cada paso no es fácil y cada paso es completo. de gran sabiduría y perseverancia. En sólo unas pocas décadas, la industria aeroespacial de China ha crecido desde cero, de débil a fuerte. ¡Este es un gran milagro que ha sucedido en este planeta!