中新網(wǎng)10月16日電 題：返回軌道關(guān)--為飛船鋪就平安路
——中國(guó)神舟神箭研制的12大攻關(guān)奇跡之十一
作者：劉思燕
飛船從上天到返回的長(zhǎng)長(zhǎng)的一條軌道，實(shí)際分成三個(gè)不同的路徑，分別叫發(fā)射軌道、運(yùn)行軌道和返回軌道。飛船還在火箭上時(shí)走的軌跡叫發(fā)射軌道；飛船與火箭脫離之后，進(jìn)入的是運(yùn)行軌道；而當(dāng)飛船完成太空任務(wù)，返回艙與推進(jìn)艙分離后，返回艙走的就是返回軌道了。用一個(gè)形象點(diǎn)的說(shuō)法，返回軌道設(shè)計(jì)就好比為飛船的返回鋪就了一條平安大道。這條平安大道可以幫助航天員闖過(guò)道道鬼門(mén)關(guān)。
返回軌道的設(shè)計(jì)是項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作。因?yàn)轱w船是從距地面350公里處開(kāi)始返回的，因而返回軌道的起始高度大約距地面350公里。從載人的需要考慮，飛船的返回航程要比返回式衛(wèi)星的航程平緩得多。飛船的返回軌道航程大約1萬(wàn)多公里，而返回式衛(wèi)星的返回航程只有2000多公里；同時(shí)，與返回式衛(wèi)星的無(wú)控的彈道式返回軌道不同，飛船的返回軌道是有控的。所謂有控，就是在飛船的落點(diǎn)散布方面，有機(jī)動(dòng)能力。這些都意味著飛船的返回軌道設(shè)計(jì)從返回式衛(wèi)星的設(shè)計(jì)中可借鑒的技術(shù)非常少。
返回軌道精度要高，設(shè)計(jì)起到關(guān)鍵的作用。返回軌道的精度直接影響到飛船著陸時(shí)落點(diǎn)的精度。返回軌道設(shè)計(jì)時(shí)考慮到的大氣的高度、密度、壓力、濕度等都在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，換句話說(shuō)，就是這條飛船返回的平安大道是在理想的大氣狀態(tài)下設(shè)計(jì)的。但實(shí)際上空中的情況千變?nèi)f化，影響返回軌道精度的還有實(shí)施設(shè)備和各個(gè)運(yùn)做環(huán)節(jié)，像控制姿態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)偏差、運(yùn)行軌道的誤差、總體參數(shù)的偏差、甚至安裝誤差等等誤差因素多達(dá)20多個(gè)，如果再細(xì)分的話，誤差因素能找到200多項(xiàng)。設(shè)計(jì)返回軌道的過(guò)程就是在進(jìn)行艱苦的誤差分析。
在載人飛船總體設(shè)計(jì)室，記者不能相信飛船返回軌道的設(shè)計(jì)主管竟是一位柔弱的女性。談起設(shè)計(jì)過(guò)程，她的語(yǔ)氣也是淡淡的。但記者還是從中可以感受到軌道設(shè)計(jì)時(shí)的艱難和不易。這種感受在隨后的采訪中一直伴隨著記者。從神舟一號(hào)到神舟五號(hào)飛船，飛船返回軌道的技術(shù)方案基本沒(méi)有改變，只是在不斷的實(shí)踐驗(yàn)證中，設(shè)計(jì)分析和方法也在不斷改進(jìn)，隨之返回軌道的精度也在不斷提高。返回軌道設(shè)計(jì)的如何，神舟一號(hào)飛船到神舟五號(hào)飛船的成功返回，已經(jīng)可以說(shuō)明問(wèn)題了。但是從飛船落點(diǎn)散布范圍的數(shù)據(jù)似乎更能說(shuō)明問(wèn)題，落點(diǎn)散布設(shè)計(jì)時(shí)的理論范圍是正負(fù)8~正負(fù)15公里，也就是飛船的降落范圍就在方圓正負(fù)8~正負(fù)15公里之內(nèi)，實(shí)際范圍是正負(fù)15~正負(fù)30公里。誤差很小。在飛船技術(shù)之前，我國(guó)返回式衛(wèi)星的落點(diǎn)散布范圍是正負(fù)110~正負(fù)380公里。
飛船的總體設(shè)計(jì)室成立于1991年12月，人員不少來(lái)自我國(guó)返回式衛(wèi)星研制隊(duì)伍。其中返回軌道設(shè)計(jì)、氣動(dòng)設(shè)計(jì)人員是這支隊(duì)伍中承擔(dān)飛船返回技術(shù)總體部分的主要力量。當(dāng)年，飛船的返回技術(shù)攻關(guān)要求6~8年拿出方案。時(shí)間緊迫，而技術(shù)底子只是返回式衛(wèi)星的返回技術(shù)。
設(shè)計(jì)人員在吃透有限的資料的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)刻苦的攻關(guān)，當(dāng)8年后的1999年11月21日，神舟一號(hào)飛船順利返回時(shí)，設(shè)計(jì)人員一顆忐忑的心才放了下來(lái)。但是當(dāng)次年，準(zhǔn)備發(fā)射神舟二號(hào)飛船時(shí)，遠(yuǎn)在南大西洋的遠(yuǎn)望號(hào)測(cè)量船上傳來(lái)不算好的消息，由于神舟飛船返回軌道路經(jīng)此區(qū)域的海況差，不利于測(cè)量船�？浚奈恢眯枰{(diào)整5~6度。雖然只是幾度的調(diào)整，但這幾度在返回軌道上體現(xiàn)的就是上千公里。返回軌道的方案就得重新做，帶來(lái)的就是大量的分析計(jì)算。
從神舟三號(hào)飛船開(kāi)始增加了航天員應(yīng)急自主返回功能，要求返回軌道增加設(shè)計(jì)一條3~6小時(shí)之內(nèi)就能保證飛船返回的非標(biāo)準(zhǔn)軌道。也就是說(shuō)，在飛船運(yùn)行段，要求飛船每繞地球運(yùn)行一周，都要設(shè)計(jì)有一條返回通道，保證飛船在整個(gè)在軌飛行期間發(fā)生故障時(shí)，航天員都可安全返回。
年輕的設(shè)計(jì)師在老同志的支持下提出了再入過(guò)程時(shí)過(guò)載可保證、落點(diǎn)散布可控的等再入角方案，但是由于此方案實(shí)施起來(lái)復(fù)雜，曾聽(tīng)到了不少反對(duì)的意見(jiàn)。但是為了保證飛船的絕對(duì)安全，設(shè)計(jì)人員在飛船兩總系統(tǒng)的支持下頂住了壓力。盡管這項(xiàng)方案目前還沒(méi)有機(jī)會(huì)用實(shí)踐驗(yàn)證，但是設(shè)計(jì)人員看似繁瑣的設(shè)計(jì)卻是為了保證飛船的絕對(duì)安全。
