——长征七号运载火箭“乘客”多用途飞船缩比返回舱面面观

6月26日下午，东风航天城的着陆场迎来了一位远道而来的特殊客人。

作为长征七号火箭首飞载荷组合体里的“乘客”之一，多用途飞船缩比返回舱在经过约20个小时的在轨飞行后，与“太空摆渡车”远征-1A成功分离，随后飞入大气层，张开降落伞，安然降落在预定落区。

由中国航天科技集团公司五院抓总研制的多用途飞船缩比返回舱开启了我国新一代载人飞船研制工程的序幕，对于实现我国载人航天工程的可持续发展意义重大、影响深远。

“实战”检验气动外形

由中国航天科技集团公司五院研制的长征七号运载火箭搭载物——多用途飞船缩比返回舱，总质量约2.6吨，高度约2.3米，最大外径2.6米，采用返回舱和过渡段的两舱构型。出于节省科研经费的考虑，此次执行任务的返回舱是正式型的缩小版。

“不同于神舟飞船先辈们‘钟罩式’的外形，它呈倒锥形，更像一颗‘子弹’。”多用途飞船返回舱项目技术负责人杨雷说，“未来的新一代飞船返回舱可以把航天员从近地轨道、月球甚至是火星，平稳舒适、准确地送回预定的地球家园。”

这是一次对未来载人飞船关键技术进行在轨演示验证的飞行试验。别看返回舱身材不高，却承担着我国首次在轨获取返回舱自由飞行气动数据，首次探索可重复使用设计、验证及评估技术，首次验证新型金属材料性能及制造技术等艰巨使命。

众所周知，汽车的流线型外形设计能帮助它省油、提速。同样，航天器、飞机的外形设计对提升其性能也有着重要影响，特别在高速飞行状态下，微小的外形差别将对飞行器产生很大的影响。

此次任务中，返回舱配置了气动测量传感器，能够测量返回舱在再入大气层过程中的表面压力、温度和热流等数据，获取返回舱气动特性参数，突破并验证未来载人飞船返回舱的新气动外形设计。

以往，我国主要依靠仿真分析和风洞试验来开展此类设计、测试。“以实战的形式检验气动外形，此次任务尚属首次，这些数据弥足珍贵。”杨雷介绍说。

返回舱也可重复使用

为了实现降本增效，返回舱在可重复使用技术上进行了探索。这种探索主要体现在基础结构和电子产品两个方面。

从结构上看，返回舱采取了“金属结构+防热结构”的双层设计方案。如同净化器更换滤芯一般，防热结构在大气层被灼蚀，返回地面后可以拆卸、更换。这不仅能节省大量的运营成本，还将缩短研制时间。

电子产品的成本相对较高。技术人员经过充分的检验、测试，“复活”了多台随神舟飞船飞天后返回的设备，让它们成为此次返回舱的组成部分。这次任务对现有神舟系列飞船返回舱产品的重复使用性能进行了验证和评估。

“降低成本是未来航天器发展的趋势。”杨雷说道。

值得一提的是，返回舱采用的新型合金材料和当前主流的航天器铝镁合金相比，强度更大、韧性更足，意味着我国未来航天器将有更为强健的钢筋铁骨，极大地提升航天器的性能，延长航天器的寿命。

“这种材料在我国航天器的主结构上还是首次使用。”多用途飞船返回舱飞行任务专家黄震说。

超声速稳定伞防“掉头”

安全着陆是多用途飞船缩比返回舱试验任务的最后一根“接力棒”。为了走稳这回家途中的最后一步，五院不仅为其研制了主降落伞系统，还配备了专供我国返回式航天器使用的首顶超声速稳定伞。

从返回式卫星到神舟飞船、探月三期再入返回飞行试验器，航天器使用的降落伞一般都是在亚声速条件下打开。从大气层外返回地球，在超声速条件下开伞飞行，这顶超声速稳定伞是第一个。因此，它要应对更加恶劣的环境，如剧烈颤震、反复充气，以及空气摩擦产生的高温。

返回试验舱的气动外形是全新设计的，没有经过在轨飞行试验验证。在此次再入飞行过程中，返回舱将采取大底朝前、小头朝后的“仰卧”姿态，安装在头顶的主降落伞系统会顺势迎风开伞。

虽然主降落伞系统能够实现360度开伞功能，但考虑到返回舱在再入飞行过程中可能出现小头朝前、大头朝后的俯冲姿态，导致返回舱逆风而行，因此，技术人员为返回舱安装了超声速稳定伞，以增强主降落伞系统开伞的可靠性。

充气张开的超声速稳定伞像一顶保驾护航的小黄帽，半球形的“头顶”和连接带拖曳着多用途飞船缩比返回舱。

“返回舱一旦出现‘掉头’现象，超声速稳定伞可以凭借风力矫正其飞行姿态，从而保障主降落伞的正常工作。”降落伞系统负责人介绍说。

多用途飞船缩比返回舱的顺利着陆，也标志着我国航天器回收着陆技术成功迈入载人航天工程新阶段。

走向更远的深空

“这些新技术是实现多用途飞船缩比返回舱安全可靠的‘命门所在’，虽然我们在地面会通过模拟仿真、实物检验、风洞试验等多种手段来验证这些技术，可都不如上天飞行试验准确。”杨雷说。

“随着这些技术的验证成功，我国新一代多用途飞船整体性能将实现跃升，和神舟飞船相比，除了可以搭乘更多的航天员外，还能到达更远的深空，满足未来登月、探火等任务。”杨雷认为，这和美国正在研制的多用途乘员飞行器MPCV、龙飞船Dragon、乘员空间运输飞行器CST-100、俄罗斯未来载人运输系统PPTS等“业界大腕”相比，也毫不逊色。

从神舟五号首次成功载人飞行、神舟七号航天员太空漫步，到天宫一号与神舟八号、九号空间交会对接，神舟十号航天员太空授课，中国人一步步缩小着与梦想的距离。多用途飞船返回舱瞄准的是我国未来载人深空探测，力求全方位满足后续在轨服务应用以及低成本天地往返运输的需求。

“多用途飞船缩比返回舱是我国载人航天的创新探索项目，是我国载人航天工程勇于担当、节约高效、跨越发展理念的生动诠释。”正如中国载人航天工程总设计师周建平所说，浩瀚的苍穹蕴含了无穷的秘密和丰富的资源，吸引着世界各国不断加快探索的步伐。中国人从未停止过对浩瀚宇宙的探索，目前正在为未来载人深空探测任务打造“深空方舟”。（李淑姮）