神舟を守るための「ハードとソフト」 - 帰還中の神舟13号有人宇宙船の技術的「ハードサポート」のレビュー

最近、神舟13号有人宇宙船の帰還カプセルが東風着陸場の指定エリアに無事着陸し、神舟13号有人飛行ミッションは完全に成功した。このミッション中、我が国が独自に開発・生産した数多くの技術製品が、神舟13号有人宇宙船の円滑な帰還に向けた全プロセス支援サービスを提供しました。

2022年4月16日、神舟13号有人宇宙船帰還カプセルが東風着陸地点に無事着陸した。写真提供：新華社記者 連震

飛行を守るレーダー「定規」

神舟13号の有人飛行ミッション中、中国航天科技集団第23研究所の2台の計測レーダーが、神舟13号有人宇宙船の帰還カプセルが大気圏に突入した瞬間から追跡と計測を開始し、全過程を通じてサポートを提供した。彼らは「ものさし」のような役割を担い、リアルタイムで正確なデータを計測して管制センターに提供し、また、その後の捜索救助活動に有効な目標着陸地点のデータを提供し、帰還カプセルを安全に着陸させるよう護衛した。

これら 2 つのレーダーは主に帰還カプセルの追跡と測定のタスクを完了するために使用されると報告されています。 1 つの測定レーダーの主な役割は、ブラックバリア領域の内外で帰還カプセルを追跡および測定することであり、もう 1 つの測定レーダーの主な役割は、パラシュートの展開から着陸までの帰還カプセルを追跡および測定することです。

帰還カプセルが大気圏に入ると、周囲の空気と激しく擦れ合い、高温高圧のイオン化ガス層が形成されます。このガス層は鞘のように帰還カプセルの表面を包み込み、帰還カプセルと地上の測定制御ステーション間の通信を遮断し、黒いバリア領域を形成します。

第23研究所は、停電地域における追跡測定問題を解決するために、フェーズドアレイ測定レーダーを独自に開発しました。回収ミッションの前に、サポートチームは帰還カプセルを帰還の旅路に導くための誘導データを慎重に分析しました。

もう一つのレーダーは、回収ミッションの最後の段階での追跡・測定レーダーです。帰還カプセルがパラシュートを開いた後、目標の測定を開始します。このレーダーはパッシブ測位システムを採用し、パラシュートが開いてから着陸段階に至るまでの帰還カプセルの高精度な測位を実現し、着陸地点の予測や帰還カプセルの捜索救助、回収ミッションの最後のシフトの警備にタイムリーかつ正確なデータ情報を提供します。

この飛行ミッションでは、中国の中国航天科技集団203研究所が開発した一連の高品質水晶部品が、安定した水晶の圧電効果と周波数特性を利用して、宇宙の過酷な環境でも安定した鼓動を維持し、正確で安定した周波数信号を生成しました。これらは地上指揮官が飛行状況を監視・測定するための重要な参照指標となり、宇宙飛行士の地球への安全な帰還を確保する上で重要な役割を果たしました。

また、中国航空宇宙科学工業公司第二科学院第25研究所が開発したランデブー・ドッキングマイクロ波レーダーも今回のミッションで再び稼働し、神舟13号有人宇宙船と宇宙ステーションのコアモジュールとの相対距離、速度、角度などの位置情報を正確に出力し、神舟13号有人宇宙船の円滑な帰還を確保した。中国航空科学産業公司第二科学院第206研究所が開発した環境制御および救命用尿処理サブシステムは、宇宙ステーションの水資源リサイクルの重要なリンクとして、宇宙飛行士の軌道上長期滞在を実現する宇宙ステーションミッションの画期的な主要製品の一つです。 2021年4月19日に軌道上に打ち上げられて以来、軌道上で安定的に動作しており、生成された蒸留水のすべての指標は使用要件を満たしています。

2022年1月8日に北京航空航天飛行管制センターで撮影されたこの写真は、神舟13号の宇宙飛行士乗組員が天舟2号貨物宇宙船と宇宙ステーションの組み合わせの手動遠隔操作ランデブーおよびドッキング試験を実施しているところを示しています。天舟2号貨物宇宙船と宇宙ステーションの組み合わせは、前方ランデブーとドッキングを正確に完了しました。写真提供：新華社記者郭中正

精度を保証するスマートな「ブレーキ」

神舟13号有人宇宙船の帰還カプセルが着陸する最後の数メートルの間、帰還カプセルの底部にある「ガンマブレーキコマンダー」は、地上からの帰還カプセルの速度と高度を冷静に計算していた。帰還カプセルが所定の高度まで降下すると、逆推力エンジンの点火コマンドが正確に発行され、帰還カプセルは逆推力の作用下でスムーズに着陸し、宇宙飛行士の安全で快適な帰還を保証します。

中国航空宇宙科学産業公司第三科学院第35研究所が開発した「ガンマブレーキコマンダー」は帰還カプセルの主要装備である。ガンマ線検出システムにより、表面の植生を貫通し、帰還カプセルの底部から表面までの高さをセンチメートル単位の精度で正確に測定することが可能になります。ガンマ線を地表に向けて照射し、その反射光を素早く捉えることで、「ガンマブレーキコマンダー」の「頭脳」で精密な計算を行い、高度・速度情報をリアルタイムに抽出し、最適なタイミングで逆推力点火指令を発令し、「高速時には高点火高度、低速時には低点火高度」という最適な点火計画を実現し、逆推力エンジンの緩衝性能を最大限に引き出します。

2022年4月16日、有人宇宙船「神舟13号」の帰還カプセルが東風着陸場の指定エリアに無事着陸した。写真提供：新華社記者 連震

一針一針丁寧に縫う

神舟13号有人宇宙船の帰還カプセルを護衛するメインパラシュートは面積1,200平方メートルで、1,900枚以上のパラシュートで構成されている。完全に広げると、バスケットボールコート 3 面分の広さをカバーできます。まっすぐに伸ばすと長さは約 70 メートルになり、サッカー場ほどの広さになります。これは中国宇宙科学院第508研究所によって開発された。

このようなパラシュートの加工は有人宇宙船の開発における重要なステップであり、若くて賢明な「女性職人」のグループによって完成されます。中国宇宙科学院508研究所で神舟13号有人宇宙船のパラシュート製品加工に従事する傅春輝氏もその一人だ。彼女は、難しい縫製技術を必要とする多くの技術的な仕事を引き受け、パラシュート加工における技術的な支柱となっています。 「一針一針丁寧に縫うこと」が彼女自身に課した条件です。

神舟13号有人宇宙船の帰還カプセルのパラシュート製品の加工要件は非常に高く、限られたスペース内で1,200平方メートルのメインパラシュートのすべての寸法をいかに一貫して確保するかが鍵となります。そのために、研究開発チームは研究を重ね、問題点を見つけ、経験をまとめました。最終的には、加工後の96本のラジアルベルトのステッチの締まり具合が一定であること、また各ベルトの長さが一定であることを確認しました。

記者：胡哲、宋塵

出典：新華社通信