6月26日，由长征七号运载火箭搭载升空的多用途飞船缩比返回舱在东风着陆场西南戈壁区安全着陆。 新华社记者 琚振华/摄
昨天下午，我国酒泉地区上空绽放出一朵靓丽伞花，多用途飞船返回舱乘七彩祥云般的降落伞从苍穹归来。15时41分，由长征七号运载火箭搭载升空的多用途飞船缩比返回舱在甘肃酒泉东风着陆场西南戈壁区安全着陆，外观良好，状态正常，为载人航天工程空间实验室阶段首次飞行任务画上圆满的句号。
节省科研经费 返回舱为正式型的缩小版
目前我国已有神舟飞船，但它的设计任务是支持近地，比如空间站、近地轨道任务，但未来的登月任务或者去更远的火星，需要对飞船能力提出更高要求，需要提前做技术准备。
出于节省科研经费的考虑，此次执行任务的多用途飞船返回舱是正式型的缩小版，身高有2.6米，重约2.8吨。
不同于它的神舟飞船先辈们的“钟罩式”外形，它呈倒锥形，像一颗“子弹”。“真正的多用途飞船返回舱可以把航天员从月球、火星或其他更遥远的太空，平稳舒适、更好更准地送回到预定的地球家园。”多用途飞船缩比返回舱项目技术负责人杨雷解释说。
突破航天器可重复使用设计技术
安全返回是多用途飞船任务最后一根“接力棒”，科研人员研制了主降落伞系统，还配备了我国返回式航天器使用的黄色首顶超音速伞。别小看这顶比声音跑得还快的“小黄帽”，它可以矫正多用途飞船返回舱的飞行姿态，是安全返航路上的重要一环。
“此次缩比返回舱飞行试验任务成功验证了我国新一代多用途飞船的返回舱新气动外形，突破了航天器可重复使用设计、验证及评估技术，新型金属材料也经受住了苛刻返回环境的考验。这标志着我国载人深空探测技术迈上了新的台阶，为未来载人登月、载人探火等任务奠定了基础”。
新型合金材料延长航天器寿命
在航天科技集团五院总装测试厂房，这个从太空奔波万里归来的“深空方舟”，虽然历经磨炼，下降过程外表保护层因与大气层摩擦生热变黑，可体形依旧健硕。
技术人员采取了“金属结构+防热结构”的双层热防护设计方案，就如同汽车空调滤芯更换一般，其中防热结构是可以拆卸的，在大气层被灼蚀的防热结构在返回地面后，可拆卸、更换。此项技术不仅将节省大量的运营成本，还将缩短研制周期，大大加快我国探索神秘宇宙、和平开发太空资源的步伐。
值得一提的是，构铸“深空方舟”的是一种新型合金材料，它和当前主流的航天器铝镁合金相比，强度更强、韧性更足，抗压能力更是提高了近八成，这意味着我国未来航天器有更为强健的钢筋铁骨，将极大地提升航天器的性能、延长航天器的寿命。这一材料虽然在飞机的结构、火箭的推进剂贮箱上广泛使用，但在我国航天器的主结构上还是首次使用。
新一代多用途飞船可搭乘多一倍航天员
随着多项技术的验证成功，我国新一代多用途飞船将再添利器，整体性能将实现跃升，除了和神舟飞船相比，可以搭乘多一倍的航天员，还能到达更远的深空，满足未来载人登月、载人探火等任务，这和美国正在研制的多用途乘员飞行器、俄罗斯未来载人运输系统等“业界大腕”相比，也毫不逊色。
■揭秘
如何判断变轨效果?
北京时间6月26日15时41分，多用途缩比飞船返回舱成功返回预定地区。远征1A上面级仍然在遨游太空，要完成后续试验任务。那么地面科技人员究竟如何判断变轨效果是否符合预期，又怎样引导测站紧密跟踪飞行器?北京航天飞行控制中心轨道专家李革非为人们一一解开了谜团。
最大困难是“变”
李革非表示，在任务中面临的最大困难是“变”。一是状态的改变，这次任务上面级是全自主控制模式，何时变轨、发动机开机多长、变轨量多大，全部自己决定。跟以前由地面人为控制变轨，可以进行天地交互和轨道修正的状态完全不同，科技人员失去了主动权，掌控任务状态变得更加困难。二是“变推力”，上面级发动机为变推力发动机，每一次轨道控制发动机的推力都是时刻变化的，导致地面的轨道计算和预报变得更加复杂。三是“变目标”，上面级搭载载荷多，致使北京中心控制目标相对之前任务大大增多，每次轨道控制的目标都有所不同。
“姿”更加令人头疼
如果说“变”是李革非遭遇的首要问题的话，“姿”的问题则更加令人头疼。“姿”是指上面级的姿态。与以往我国飞行器在太空中只有“三轴对地”“对日定向”等姿态不同，远征1A上面级这次可谓是舞姿曼妙。
李革非介绍说，这次任务中，上面级共有近20个飞行阶段，10多个特征事件。在不同的飞行阶段和特征事件里，飞行器都可能有不同的飞行姿态。她初步统计的结果是5类20多种。仅在轨试验段，她就完成了8个载荷不同姿态分离、27次制导事件地面的全部实现。
可能有人会问:既然姿态这么复杂，既然上面级都如此智能，地面干吗还非要预示它的姿态?李革非尽量用通俗的语言解释说:“不进行姿态预示，就不能知道发动机冲哪个方向点火，就不能知道上面级的天线指向哪里。”
攻克技术难关
针对这个问题，她和同事一起攻关，创新发明了“基于飞行阶段划分、特征事件驱动和姿态模式处理的上面级姿态制导预示技术”。整个计算过程确实非常复杂，光模型参数就写了几千行。然而，最终操作起来却非常简单，李革非设置好各项参数后，一键就输出形成了直观的姿态预示图和结果分析报告。从任务前的无数次联试演练统计结果看，中心的轨控预示结果与理论值比对一致，就像我们自己设计制作了一个制导系统。从任务中自主轨道控制的结果看，中心的轨控预示与实际结果也并无二致。正是因为有了这些技术，航天科技人员虽身在地面，通过计算机就能及时准确地判断上面级自主轨控结果和飞行状态。据新华社
返回舱回家
经过几道坎?
北京航天飞行控制中心轨道专家刘成军透露了返回舱返回过程中面临的诸多挑战。
“除了大家知道的高速穿越稠密大气层时的高温灼烧、剧烈颠簸以及黑障，”刘成军说，“返回舱返回过程中更大的挑战是多种因素交错影响造成的返回弹道偏差。万一再入大气层时偏差过大，可能就无法落到预定着陆区;如果测站不能及时捕捉到目标，地面搜救力量就无法开展搜救与回收。”
刘成军说，这次任务中，“远征1A”是全程自主制导控制，也就是每一次调姿、每一次控制，调多大、控多少完全自己计算决定。由于地面无法干预修正，再加上自主制导控制算法限制，火箭入轨偏差和“远征1A”每一次的自主控制误差无法完全消除，最终就有可能导致返回舱再入大气层时的误差较大。
刘成军说，“这次返回的落点散布范围是以往神舟飞船返回舱的28倍。”
北京航天飞行控制中心创新突破了新型气动特性条件下返回舱再入引导和落点预报技术。
据新华社
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