神十三乘组顺利凯旋!解密测控通信如何为其保驾护航
发布日期: 2022-04-21
信息来源: 中国载人航天工程网
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神舟十三号载人飞船返回舱顺利返回着陆
2022年4月16日09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,时隔17年,返回舱再次呈正立姿态平稳落地。这次回家,飞船返回舱采用了“快速返回方案“,让航天员乘组以舒适、高效的方式返回地球。实现安全返回,必然要有”绝技“保驾护航,今天就让我们一起来了解中国航天测控通信扮演的重要角色。
助力航天员完成返回前准备工作
在撤离之前,航天员需要完成一系列的准备工作,主要是空间站组合体无人驻留的状态设置,例如对暂时不用的工具和设备进行打包,固定好舱外航天服及出舱工具,对各类阀门进行调节等。
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神十三航天员乘组在返回前整理物资
为了将这些工作一次做对、做好,在执行每一项操作时,在轨支持中心工作人员都需要与在轨航天员同步进行检查和确认。在空间实验室时期,对于一些定向摄像机无法拍到的死角位置,由于地面工作人员无法看到具体画面,航天员只能依靠口头描述与地面相互确认,工作效率低。如今在空间站核心舱组合体内,有了全覆盖的WIFI网络,航天员可以使用手持摄像机拍到舱内的任何一个角落。
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航天员翟志刚通过手持摄像机与地面沟通
通过天和核心舱强大的中继终端和天链中继卫星,图像将被实时传回地面,工作人员通过实时双向视频通话与在轨航天员高效协同,帮助在轨航天员又快又好地完成撤离前的状态设置工作。
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返回前,地面工作人员与航天员天地通话
控制返回舱精准定位完成撤离
与神舟十二号不同,神舟十三号停泊于天和核心舱节点舱的径向对接口。在分离撤离阶段,由于受到核心舱与货运飞船舱体及太阳帆板的遮挡,此时的飞船天线可能“看不见”头顶正上方的中继卫星,因此无法建立高速中继通信链路。为了解决这一问题,飞船在从核心舱径向对接口分离撤离前,将与核心舱建立起双向高速点对点的空空通信。此时的核心舱将肩负起“信使”的职责,将收到飞船的数据、图像与话音利用核心舱自己的中继链路传回地面,同时将地面要发给飞船的指令和话音代收并转发给飞船,直到飞船建立起自己的中继通信链路。
神舟十三号与核心舱径向对接
在撤离时,为了精确控制绕飞,飞船不仅需要知道自己在哪,还需要知道自己离核心舱有多远。核心舱与载人飞船均配置有北斗导航定位接收机,借助我国的北斗全球导航定位系统,核心舱与载人飞船都能够准确、实时地知道自己的位置。此外,核心舱还会借助空空通信告诉飞船自己在哪,这样一来,飞船便可以精确地控制自己绕开核心舱。
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神十三载人飞船撤离后采用快速返回方案
守护航天员搭乘返回舱安全着陆
在进入返回轨道后,载人飞船将启用自己的中继终端,借助天链中继卫星系统,载人飞船可以实现接近全时段的测控覆盖。在测控区内,地面可对载人飞船进行实时控制与状态监视,同时还能与航天员双向通话,并通过传回的图像监视舱内外状态。
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地面全程监控返回舱内的神十三航天员乘组
在载人飞船的推进舱与返回舱分离后,再入大气层前,将在喀什地面站测控区内完成再入前的最终状态设置;返回舱出黑障后至落地前,将全程在东风地面站的测控区范围内,指挥中心除了能对载人飞船进行实时控制与状态监视外,还能与航天员进行双向话音通话;出黑障后,舱载无线电信标机将开机,引导地面搜救分队完成返回舱的定向。
喀什地面站
返回舱在落地后,利用北斗卫星的导航信号完成精准定位,再借助卫星信标机将位置信息发送给国际救援卫星系统地面站,地面站可实时接收到返回舱地理坐标,传回指挥中心,引导搜救人员迅速找到返回舱。国际救援卫星系统目前在轨工作卫星数量超过70颗,其中包括了6颗中轨位的中国北斗卫星,系统覆盖了全球绝大部分区域,无论返回舱落在什么地方,都能迅速定位并抵达现场迎接返回的航天员们。
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神舟十三号载人飞船返回舱着陆东风着陆场
在神十三航天员乘组返回期间,测控通信工作者们承担了对返回舱的飞行轨迹、姿态和工作状态的测量、监视与控制任务,提供与航天员进行视频和话音通信的通道,为本次任务划上圆满的句号,这背后是无数中国航天人的付出与智慧。
(作者:文/中国空间技术研究院总体设计部 应乐、黄才)
(责任编辑:刘泽康)