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長的一條軌道，實際分成三個不同的路徑，分別叫發(fā)射軌道、運行軌道和返回軌道。飛船還在火箭上時走的軌跡叫發(fā)射軌道；飛船與火箭脫離之后，進入的是運行軌道；而當飛船完成太空任務(wù)，返回艙與推進艙分離后，返回艙走的就是返回軌道了。用一個形象點的說法，返回軌道設(shè)計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道道鬼門關(guān)。
返回軌道的設(shè)計是項復(fù)雜而細致的工作。因為飛船是從距地面350公里處開始返回的，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1萬多公里，而返回式衛(wèi)星的返回航程只有2000多公里；同時，與返回式衛(wèi)星的無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，就是在飛船的落點散布方面，有機動能力。這些都意味著飛船的返回軌道設(shè)計從返回式衛(wèi)星的設(shè)計中可借鑒的技術(shù)非常少。
返回軌道精度要高，設(shè)計起到關(guān)鍵的作用。返回軌道的精度直接影響到飛船著陸時落點的精度。返回軌道設(shè)計時考慮到的大氣的高度、密度、壓力、濕度等都在標準狀態(tài)下，換句話說，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)計的。但實際上空中的情況千變?nèi)f化，影響返回軌道精度的還有實施設(shè)備和各個運做環(huán)節(jié)，像控制姿態(tài)、發(fā)動機偏差、運行軌道的誤差、總體參數(shù)的偏差、甚至安裝誤差等等誤差因素多達20多個，如果再細分的話，誤差因素能找到200多項。設(shè)計返回軌道的過程就是在進行艱苦的誤差分析。
在載人飛船總體設(shè)計室，記者不能相信飛船返回軌道的設(shè)計主管竟是一位柔弱的女性。談起設(shè)計過程，她的語氣也是淡淡的。但記者還是從中可以感受到軌道設(shè)計時的艱難和不易。這種感受在隨后的采訪中一直伴隨著記者。從神舟一號到神舟五號飛船，飛船返回軌道的技術(shù)方案基本沒有改變，只是在不斷的實踐驗證中，設(shè)計分析和方法也在不斷改進，隨之返回軌道的精度也在不斷提高。返回軌道設(shè)計的如何，神舟一號飛船到神舟五號飛船的成功返回，已經(jīng)可以說明問題了。但是從飛船落點散布范圍的數(shù)據(jù)似乎更能說明問題，落點散布設(shè)計時的理論范圍是正負8~正負15公里，也就是飛船的降落范圍就在方圓正負8~正負15公里之內(nèi)，實際范圍是正負15~正負30公里。誤差很小。在飛船技術(shù)之前，我國返回式衛(wèi)星的落點散布范圍是正負110~正負380公里。
飛船的總體設(shè)計室成立于1991年12月，人員不少來自我國返回式衛(wèi)星研制隊伍。其中返回軌道設(shè)計、氣動設(shè)計人員是這支隊伍中承擔飛船返回技術(shù)總體部分的主要力量。當年，飛船的返回技術(shù)攻關(guān)要求6~8年拿出方案。時間緊迫，而技術(shù)底子只是返回式衛(wèi)星的返回技術(shù)。
設(shè)計人員在吃透有限的資料的基礎(chǔ)上經(jīng)過刻苦的攻關(guān)，當8年后的1999年11月21日，神舟一號飛船順利返回時，設(shè)計人員一顆忐忑的心才放了下來。但是當次年，準備發(fā)射神舟二號飛船時，遠在南大西洋的遠望號測量船上傳來不算好的消息，由于神舟飛船返回軌道路經(jīng)此區(qū)域的海況差，不利于測量船停靠，船的位置需要調(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，帶來的就是大量的分析計算。
從神舟三號飛船開始增加了航天員應(yīng)急自主返回功能，要求返回軌道增加設(shè)計一條3~6小時之內(nèi)就能保證飛船返回的非標準軌道。也就是說，在飛船運行段，要求飛船每繞地球運行一周，都要設(shè)計有一條返回通道，保證飛船在整個在軌飛行期間發(fā)生故障時，航天員都可安全返回。
年輕的設(shè)計師在老同志的支持下提出了再入過程時過載可保證、落點散布可控的等再入角方案，但是由于此方案實施起來復(fù)雜，曾聽到了不少反對的意見。但是為了保證飛船的絕對安全，設(shè)計人員在飛船兩總系統(tǒng)的支持下頂住了壓力。盡管這項方案目前還沒有機會用實踐驗證，但是設(shè)計人員看似繁瑣的設(shè)計卻是為了保證飛船的絕對安全。
