Welche technologischen Kräfte stecken hinter der erfolgreichen Rückkehr von Shenzhou-14?

Am 4. Dezember um 20:09 Uhr landete die Rückkehrkapsel des bemannten Raumschiffs Shenzhou 14 erfolgreich am Landeplatz Dongfeng. Wissenschaftliche Forschungsteams von zentralen Unternehmen wie der China Aerospace Science and Technology Corporation, der China Aerospace Science and Industry Corporation und der China Electronics Technology Group Corporation haben eine Reihe technischer Methoden entwickelt, um die sichere Rückkehr der Besatzung der Shenzhou 14 nach Hause zu gewährleisten. Zählen Sie die Hardcore-Technologieinnovationsanwendungen zentraler Unternehmen auf dem „Weg nach Hause“ –

Am 4. Dezember um 20:09 Uhr landete die Rückkehrkapsel des bemannten Raumschiffs Shenzhou XIV erfolgreich am Landeplatz Dongfeng, und die bemannte Flugmission von Shenzhou XIV war ein voller Erfolg.

Die Rückkehr der Besatzung von Shenzhou 14 ist die erste Rückkehrmission nach Fertigstellung der „T“-Grundkonfiguration der chinesischen Raumstation. Es ist auch das erste Mal, dass ein bemanntes Raumschiff in einer Winternacht zum Landeplatz Dongfeng zurückgekehrt ist. Die Mission behält den technischen Stand seit der Rückkehr der bemannten Raumsonde Shenzhou 13 bei. Durch den Schnellrückflugmodus konnte die Dauer des Rückflugs um die Erde von 18 auf 5 Stunden verkürzt werden, die Rückflugzeit verkürzte sich um fast 20 Stunden. Im Vergleich zu früheren Missionen sind niedrige Temperaturen und dunkle Nächte die beiden größten Herausforderungen dieser Mission. Angesichts dieser Herausforderung hat das wissenschaftliche Forschungsteam meines Landes eine Reihe technischer Methoden entwickelt, um die sichere Rückkehr der Besatzung der Shenzhou 14 nach Hause zu gewährleisten.

Foto der Nachrichtenagentur Xinhua, Peking, 4. Dezember 2022

Wärmekontrollsystem macht Astronauten die Heimreise wärmer und angenehmer

Im Dezember wehten am Landeplatz Dongfeng beißend kalte Winde über die Wüste Gobi, und die Temperaturen fielen nachts auf bis zu minus 20 Grad Celsius. Viele Menschen machen sich Sorgen darüber, wie die Besatzungsmitglieder der Shenzhou 14 auf ihrer Heimreise warm bleiben können.

Peng Huakang, der technische Leiter des Testteams zur Bergung bemannter Raumfahrzeuge der Fifth Academy of China Aerospace Science and Technology Corporation, erklärte, dass nach der Trennung des bemannten Raumfahrzeugs von der Raumstation das eigene Wärmekontroll-Subsystem des Raumfahrzeugs die Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle übernehmen und die Temperatur der abgedichteten Kabine in einem Bereich zwischen 17 und 25 Grad Celsius regeln werde.

Zu den Maßnahmen dieses Systems gehören die aktive und die passive Wärmekontrolle. Unter passiver Wärmekontrolle versteht man die hitzebeständigen Materialien, Beschichtungen und Kabinenlüfter auf der Oberfläche der Raumfahrzeugkabine. Zur aktiven Wärmekontrolle gehören Heizplatten und Heizkörper im Inneren des Raumfahrzeugs.

Foto der Nachrichtenagentur Xinhua, Landeplatz Dongfeng, 4. Dezember 2022

Während des Eintritts in die Atmosphäre steigt die Temperatur der Rückkehrkapsel aufgrund der starken Reibung mit der Atmosphäre bis zu einem gewissen Grad an. Durch eine thermisch gesteuerte Vorkühlung kann die Temperatur im Inneren der Rücklaufkapsel jedoch vorab gesenkt werden. Gleichzeitig wird durch die Ablation und Sublimation des ablativen Materials auf der Oberfläche der Rückführungskapsel eine große Menge Wärme abgeführt.

Nach der Landung der Rückkehrkapsel spielt vor allem die passive Wärmedämmung der Kapsel eine Rolle. „Durch Simulationsberechnungen lässt sich sagen, dass bei einer Landung der Rückkehrkapsel in einer Wüste bei minus 25 Grad Celsius die Temperatur in der Kabine bis zu einer Stunde lang über 15 Grad Celsius gehalten werden kann, ohne dass die Kabinentür oder der Ventilator geöffnet werden müssen“, sagte Peng Huakang.

Der Reporter erfuhr vom China Astronaut Center, dass Wissenschaftler als Reaktion auf die niedrigen Temperaturen und die dunkle Nachtumgebung neue Wärmegeräte für Astronauten entwickelt und eine Reihe zusätzlicher Beleuchtungsmaßnahmen hinzugefügt hätten. Gleichzeitig haben sie die Arbeitsabläufe im Zusammenhang mit der medizinischen Überwachung und der Krankenversicherung optimiert, die Zeit, die die Astronauten außerhalb der Kabine verbringen, verkürzt und einen rechtzeitigen Zutritt zum Träger gewährleistet, um die medizinische Überwachung und die Arbeit im Zusammenhang mit der Krankenversicherung durchzuführen.

Das Kommunikations- und Kontrollnetzwerk schafft „leuchtende Augen“ für die sichere Rückkehr von Raumfahrzeugen

Von der Geschwindigkeitsänderung der Rückkehrkapsel zum Eintritt in die Rückkehrumlaufbahn bis zur Trennung von Antriebskapsel und Rückkehrkapsel, vom Eintritt der Rückkehrkapsel in die Atmosphäre bis zu ihrer sicheren Landung ... jeder Schritt der Rückkehr erfordert, dass das Mess- und Steuerungssystem Befehle empfängt und sendet und die Rückreise Schicht für Schicht steuert und begleitet.

Am Hauptlandeplatz hat die China Electronics Technology Group Corporation ein Satellitenkommunikationssystem mit mehreren Stationen sowie Mess- und Kontrollsysteme mit mehreren Modellen installiert und die Satellitenkommunikationsausrüstung modernisiert, wodurch die Übertragungskapazität um das Fünf- bis Zehnfache erhöht wurde. Das neu entwickelte Beidou-Situationssystem für den Bergungsbereich nutzt die Positionierungs- und Kurznachrichtenfunktionen des Beidou-Navigationssystems, um ein Drei-in-Eins-Befehlssystem aufzubauen, das aus einer Befehlszentrale, einem Frontbefehl und einer Suchplattform besteht, wodurch die Sucheffizienz der Rückkehrkapsel erheblich verbessert und die Bergungszeit verkürzt wird.

Seit die Wiedereintrittskapsel Shenzhou XIV in die Atmosphäre eingetreten ist, verfolgt und misst das Messradar der Second Academy of China Aerospace Science and Industry Corporation Echtzeitdaten wie ein „helles Auge“.

Die „schwarze Barrierezone“, die entsteht, wenn die Rückkehrkapsel in die Atmosphäre eintritt, isoliert die Kommunikation zwischen dem Rückkehrer und der Bodenverfolgungs- und Kontrollstation. Um dieses Problem zu lösen, hat das 23. Institut der Zweiten Akademie der China Aerospace Science and Industry Corporation eigenständig das Phased-Array-Messradar „Recovery No. 1“ entwickelt. Das Radar, das diese Mission durchführte, hat die Erfahrungen aus früheren Missionen aufgenommen und sein Design optimiert und verbessert.

Die doppelte Herausforderung durch Dunkelheit und extreme Kälte stellt höhere Anforderungen an die Richtungssuch- und Rettungsausrüstung. Song Lei, Leiter des Teams für bemannte Weltraummissionen des 22. Instituts der China Electronics Technology Group Corporation, erklärte, dass das wissenschaftliche Forschungsteam bei dieser Mission den Aufbau eines integrierten Himmel-Boden-Such- und Leitsystems verstärkt habe. Das neu entwickelte Astronauten-Kommunikationsfunkgerät ermöglichte eine nahtlose Verbindung mit dem Mess- und Kontrollsystem am Landeplatz und „erweiterte“ erstmals die Rufe der Astronauten in der Kabine bis zum Flugkontrollzentrum in Peking.

Darüber hinaus ermöglicht das Such- und Leitsystem in der vorderen Kabine des Helikopters eine umfassende Integration und intelligente Entscheidungsfindung anhand von Such- und Rettungsinformationen aus mehreren Quellen am Landeplatz. Dadurch kann der Suchhelikopter die Flugbahn der Rückkehrkapsel bereits aus großer Entfernung vorhersagen und so wertvolle Zeit für die Suchmission gewinnen.

Die Verzögerungspuffer sind miteinander verbunden, um eine „sanfte“ Landung zu erreichen

Peng Huakang führte aus, dass von dem Moment an, als die Rückkehrkapsel in die Atmosphäre eintrat, die kinetische Flugenergie der Rückkehrkapsel kontinuierlich abnahm, da durch die Karbonisierung und Ablation der hitzebeständigen Materialien auf der Oberfläche der Kapsel eine große Menge Wärme entwich, und die Geschwindigkeit allmählich von 7,9 Kilometern pro Sekunde auf mehrere Hundert Meter pro Sekunde sank.

Als die Raumsonde etwa 40 Kilometer vom Boden entfernt war, hatte sie die „schwarze Barrierezone“ im Wesentlichen verlassen. Der auf der Rückkehrkapsel installierte Höhenregler für den statischen Druck ermittelt die Höhe durch Messung des atmosphärischen Drucks. Wenn die Rückkehrkapsel etwa 10 Kilometer vom Boden entfernt ist, öffnen sich nacheinander Führungsfallschirm, Verzögerungsfallschirm und Hauptfallschirm, und die Fläche der drei Fallschirme vergrößert sich allmählich von wenigen Quadratmetern auf über 1.000 Quadratmeter. Dieser Fallschirmsatz reduziert die Geschwindigkeit der Rückkehrkapsel von 200 Metern pro Sekunde auf 7 Meter pro Sekunde, wodurch die Überlastung verringert und die Astronauten geschützt werden.

Foto der Nachrichtenagentur Xinhua, Landeplatz Dongfeng, 4. Dezember 2022

Kurz nachdem der Hauptfallschirm vollständig geöffnet war, begann das Gamma-Höhenkontrollgerät in der Rückkehrkapsel zu arbeiten und maß durch die Aussendung von Gammastrahlen in Echtzeit die Höhe über dem Boden.

Wenn die Rückkehrkapsel auf eine Höhe von einem Meter über dem Boden absinkt, sendet das Gamma-Höhenkontrollgerät am Boden ein Zündsignal und die vier Umkehrtriebwerke der Kapsel zünden, wodurch ein Aufwärtsimpuls erzeugt wird, der die Rückkehrkapsel mit einer Geschwindigkeit von ein bis zwei Metern pro Sekunde landen lässt. Gleichzeitig beginnen die mit Puffervorrichtungen ausgestatteten Astronautensitze vor der Landung anzusteigen, wodurch der Aufprall der Astronauten bei der Landung weiter reduziert und eine „sanfte“ Landung erreicht wird.