5月8日13時49分，我國新一代載人飛船試驗船返回艙在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域成功著陸。鮮為人知的是，它的落點精度再創(chuàng)新高，相比以往神舟飛船提高了一個數(shù)量級。中國載人航天工程飛船系統(tǒng)總設(shè)計師張柏楠表示，返回艙的落點精度“超出了我們的預(yù)期，10.8環(huán)”。
為什么能比10環(huán)還多0.8環(huán)?記者從中國航天科技集團五院了解到，除了導(dǎo)航精準，新飛船上還裝備了一項異于國內(nèi)外其他方法的獨創(chuàng)技術(shù)——全數(shù)字全系數(shù)自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)。
據(jù)該技術(shù)主要發(fā)明人、五院502所的載人飛船系統(tǒng)副總設(shè)計師胡軍介紹，該方法具有智能化特點，相比傳統(tǒng)技術(shù)更加靈活，能應(yīng)對更加復(fù)雜的情況，同時控制更平穩(wěn)、精度也更高。“利用該方法，能夠?qū)崟r預(yù)報返回艙飛到終點時的誤差，根據(jù)這個誤差再去調(diào)整飛行軌跡，直到飛抵目標點。”胡軍說。
或許有人以為飛船返回艙的落點精度主要取決于降落傘，其實不然。飛船使用的降落傘屬“無控傘”，會隨風(fēng)漂移。決定落點精度的，其實是“開傘點”，也就是降落傘打開時返回艙所處的空間位置，這正是自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)技術(shù)所管轄“路段”的終點。飛船返回前，技術(shù)人員會根據(jù)氣象部門預(yù)測的風(fēng)速、風(fēng)向，計算飛船傘降過程中的漂移距離和方向，由此對理論開傘點進行調(diào)整，讓飛船的落點盡量準確。而自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)技術(shù)，則是在一路風(fēng)馳電掣和電光火石中，支持制導(dǎo)導(dǎo)航與控制系統(tǒng)“駕駛”飛船飛向最后算出的開傘點。
這個過程難度很大。首先是飛行過程中偏差多、偏差大，包括返回艙的初始位置、速度、姿態(tài)偏差，氣動力系數(shù)、發(fā)動機推力、返回艙質(zhì)量等動力學(xué)和控制偏差，以及大氣密度等環(huán)境偏差。
其次是有效控制時間很短。新飛船返回艙的速度從每秒9公里降到每秒150米，高度從120公里降到大約8公里的開傘點，只有350秒時間，而且其過程中動力學(xué)復(fù)雜。
此外返回艙的構(gòu)型也決定了其控制能力有限。由于氣動升力大小不能調(diào)整，返回過程中只能利用返回艙往不同方向傾斜，來調(diào)整氣動升力的指向，以此控制返回艙的縱向航程和橫向航程。
這不是該技術(shù)首次亮相。2014年我國嫦娥五號飛行試驗器開展月地返回跳躍式再入試驗時，正是借助該技術(shù)的應(yīng)用，創(chuàng)造了迄今為止國際上飛船外形航天器再入返回的最高開傘點精度。連續(xù)成功的工程實踐，驗證了該技術(shù)的理論先進性、工程實用性以及不同任務(wù)要求下的適應(yīng)性。
記者了解到，全數(shù)字全系數(shù)自適應(yīng)預(yù)測校正制導(dǎo)技術(shù)，是胡軍團隊三代航天人歷經(jīng)20余年，將理論研究和工程實踐相結(jié)合的成果。該成果在世界上首次打通了預(yù)測制導(dǎo)和控制之間的隔閡，大大簡化和降低了預(yù)測制導(dǎo)的應(yīng)用門檻，無論在控制理論的發(fā)展還是在提升工程應(yīng)用水平方面都具有典型意義，是對世界航天控制領(lǐng)域的一大貢獻。
目前502所已對該技術(shù)開展了進一步理論分析和多種案例深入研究，結(jié)果表明該技術(shù)不僅適用于月地返回跳躍式再入、地球軌道直接再入，還可應(yīng)用于火星進入與火星大氣捕獲、大升力體初始再入、末端能量管理、水平進場著陸等。該所將持續(xù)開展有關(guān)技術(shù)研究，使其應(yīng)用向智能自主方向深入邁進。(記者 付毅飛)
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