神舟十九號「回家」,載人飛船為何著陸在此地

  神舟十九號載人飛船(下稱「神舟十九號」)於2025年4月30日進入最後的返回階段。這一天淩晨4時,飛船與空間站組合體成功分離,開啟了8個小時的返程之路。
  天沒亮,飛船返回艙的高度不斷下降。從地面遙遙望去,只是一個微小的火點,它拖著細密的光束快速移動,劃亮了深藍色的夜空。
  空氣密度變得越來越大,返回艙外部的溫度急劇上升。之前,有太空人曾向外界描繪返回地面前的第一視角:透過飛船的舷窗,可以看到飛船返回艙外部被燒得通紅。從外部看去,飛船返回艙被熊熊大火包圍著,變成一個從天而降的火球……
  隨後,太空人將經歷傳說中的「黑暗窒息300秒」,也就是黑障現象。這是指飛船返回地球時,氣體分子與飛船表面被燒蝕的材料發生電離反應,電離氣體包裏在飛船周圍,吸收、折射、反射或散射電磁波,導致飛船內部短時與外界的無線電通信異常乃至中斷。
  經歷過這一切後,13時08分,返回艙飛臨東風著陸場上空。很快,隨著地面升騰起一股巨大煙塵,神舟十九號載人航太飛行任務圓滿完成。
  這是一次被推遲的抵達,也是神舟系列飛船首次著陸在內蒙古阿拉善盟額濟納旗境內的東風著陸場東區。
  被推遲的抵達
  按照原計畫,神舟十九號飛船應於4月29日著陸,只是這天陣風速度達到了18米/秒,超過了載人飛船返回時風速不能大於15米/秒的安全值。
  風速太快,意味著飛船姿態控制以及著陸精准度會受到影響。此外,當返回艙距離地面還有10公里時,4個不同作用的降落傘會逐一打開,它們的作用是降低返回艙下降的速度。降落傘覆蓋面積很大,僅是主降落傘面積就達1200平方米。它吊著返回艙落向地面,若風力太大,就容易使得返回艙落地後被降落傘拖拽翻滾。此外,空中搜索分隊配備了直升機,直升機的起降也受到風力限制;現場保障分隊在作業時,大風也會揚起地面沙塵,阻礙正常作業。
  安全起見,返程計畫被推遲。於是,飛船返回艙著陸的地點也與以往不同。東風著陸場被劃分為東區和西區,此前神舟十二號與神舟十八號的返回任務都選擇在西區著陸,這次則是在東風著陸場的東區。
  不同於硬戈壁遍佈的西區,東區地形條件更複雜,有沙漠、軟戈壁、河流還有鹽鹼地,並不利於飛機降落及車輛通行。酒泉衛星發射中心工作人員毛永軍接受新華社記者採訪時說:「這是因為,東區比西區大,如果遇到推遲返回突發情況,大概率會在東區著陸。」
  東風著陸場更便於迎接延退返航帶來的不確定性。
  理論上,選擇著陸場要遵循3個條件:首先,飛船從該地區上空多次飛過,方便返回;其次,場地要開闊,地勢平緩,地表也要足夠堅硬;此外,當地的天氣狀況要好。比如,氣候乾燥,風力要小,這種氣候條件才有助於維持飛船著陸過程中的穩定性。
  其實,地球上這樣的地方有不少,但作為神舟飛船返回地球的第一站,建設一片著陸場並不只是有一塊平坦開闊的空地就可以。
  準備已久的上場
  著陸場系統對載人航太工程至關重要,它的主要任務是為載人飛船返回艙選定安全的返回著陸場區,並通過測控通信任務,搜索、尋找著陸後的返回艙,保障太空人安全,回收返回艙和有效載荷,以及提供著陸場區的通信和氣象保障服務。
  1992年至1995年,中國航太專家用了4年時間在全國範圍內的遴選、勘察和科學論證,在選址考察早期,專家們曾根據飛船軌道傾角,選擇了河南開封至駐馬店以東長約200公里、寬約100公里的一片區域。後來,結合回收傘型調整和場區內房屋、樹木等綜合因素對安全著陸的影響,最終確定了兩大航太著陸場:東風著陸場和四子王旗著陸場。
  2021年前,神舟一號至神舟十一號飛船均降落在四子王旗著陸場上。東風著陸場只是備用。
  四子王旗著陸場作為主著陸場,在內蒙古阿木古郎大草原上。在蒙古語中,「阿木古郎」是「平安」的意思。這裏位於內蒙古高原中部,有大片牧場和草原,人口密度小、地勢平坦、視野開闊,降低了飛船著陸過程中的碰撞風險;降水少、晴天多,有利於飛船著陸期間的雷達跟蹤。
  2003年10月16日,中國首位進入太空的航太員楊利偉乘坐的神舟五號飛船返回艙,就是在這裏平安降落。那天上午6時23分,楊利偉在醫護人員幫助下,先將一只腳跨出艙門,他打開防護頭盔,向人群招手致意。
  這一天被載入史冊,此次平安抵達,標誌著中國由此成為第三個掌握載人航太技術的國家。
  此後,四子王旗著陸場與美國甘迺迪航太中心主著陸場、美國愛德華茲空軍基地、俄羅斯載人航天主著陸場等世界著名的航太著陸場齊名,只是很少有人聽說東風著陸場。
  2016年6月26日,長征七號運載火箭搭載的多用途飛船縮比返回艙在東風著陸場返回,這是它首次在載人航太工程中被啟用。2021年9月17日,神舟十二號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸,東風著陸場也從備用著陸場成為主著陸場。
  為什麼著陸場從草原換到了沙漠戈壁?上海宇航系統工程研究所陶建中研究員陶建中在接受《解放日報》記者釆訪時解釋道:「四子王旗著陸場只有2千平方公里,而東風著陸場搜救面積達2萬平方公里,更加適合從中國空間站返回的飛船著陸。」
  以往,神舟飛船返回地球的起始點比較固定,通常從距離地球300多公里的飛行軌道返回。神舟十二號從中國空間站返回,空間站持續在軌道飛行,高度在距離地球340公里~450公里範圍內變化。面積更大的著陸場更能適應返回起始點的不確定性。
  東風著陸場四周是沙漠地區,對居民生活影響也小,這裏還靠近酒泉衛星發射中心,一旦發生緊急情況,便於安排直升機、車輛和搜救人員。截至目前,東風著陸場已完成了8次載人返回任務,四子王旗著陸場完成了11次,作為載人航太工程核心突破之一,這在半個世紀前是難以想像的。
  返回,不起眼的奇跡
  通常,想實現載人航太,除了要研製出推力足夠大,可靠性極端好的運載工具,找到人體所能承受的極限條件並找到防護措施,還要有可靠的救生技術及安全返回技術。
  載人航太與不載人航太最大的區別就在於救生技術的應用和安全返回的絕對可靠。
  國家航天局官網發佈過一篇科普文章,它這樣解釋道:飛船的安全返回需要啟動反推火箭減速、調姿、進入返回軌道等技術,還要闖過3道「鬼門關」:一是超載關,飛船高速進入稠密大氣層時會產生巨大的衝擊超載,像飛機撞山一般;二是火焰關,飛船返回與空氣的劇烈摩擦會產生幾千度的高溫,沒有防護,鋼筋鐵骨也會化為灰燼;三是撞擊關,飛船降落儘管有降落傘,但它的降落速度仍達每秒14米,不採取措施,就是壯漢也會被摔死。
  為了發展返回式衛星和載人航太,1969年5月23日,我國開始組建基地衛星測量回收站,也就是如今著陸場的前身。
  那時,測量回收站聚集了一群來自國內頂級學府的畢業生,衛星落在哪里,他們就追到哪里。
  1975年11月26日,我國成功發射了第一顆返回式衛星。3天後,在完成對地面的觀測任務後,衛星成功返回位於四川中部的預定回收區域。回收站大部隊直奔四川。那時參戰人員僅依靠6臺超短波定向車,手持中波定向儀、超短波定向羅盤,以及通信電臺等設備,兩人一組,徒步尋找,最終完成我國第一顆返回式衛星的回收任務。這時距離中國第一顆衛星「東方紅一號」成功發射僅時隔了5年。
  此後,衛星回收任務變得頻繁,位於四川多地的回收站完成了多顆衛星的測量回收任務。
  在返回式衛星之前,其他關於航天器回收的實踐早已開展。比如,1964年7月19日,中國第一枚生物探空火箭從安徽省廣德縣一個偏僻的山坳裏發射升空,其任務就是把4只大白鼠、4只小白鼠和12支裝有果蠅等的生物試管等實驗生物送到高空並收集生物機能數據。
  2年後,在安徽廣德的603基地發射場內,T-7A (S2)號探空火箭載著2歲多的小狗「小豹」飛向距地面約80公里的高空,之後安全返回。10多天後,小狗「珊珊」同樣搭乘生物探空火箭飛天並平安歸來。
  直到1992年,中國載人航太工程正式啟動。回收飛船、搜救太空人的任務傳遞給了著陸場。1999年,神舟一號飛船測控回收任務在四子王旗著陸場完成。
  又過了26年,神舟十九號載人飛船3名太空人在軌駐留183天。4月30日,經過8小時的飛行,神舟十九號飛船返回艙準備著陸的瞬間,反推著陸發動機在最後一米精准點火,將返回艙的下降速度從百米衝刺降至2米/秒的步行速度,最終讓太空人實現「軟著陸」。據說,這看似簡單的10毫秒點火,背後又是無數人的30年。
  (劉瀚琳/文)