1.4.2 国内航天器进入减速着陆技术的发展
我国的航天器进入、下降与着陆技术是随着火箭、导弹、航天(空间)技术发展而发展起来的。
1960年4月,T7M-003火箭在南汇火箭发射场升空,在弹道顶点附近火箭头、体分离,降落伞张开,箭体乘降落伞降落在东海之滨,这是我国探空火箭回收历史上首次成功回收,也是我国航天器降落伞回收技术首次取得成功。尽管回收质量只有22kg,技术上也很原始,但它的成功为进一步探索其他领域的应用增添了信心。通过对试验火箭、气象火箭、生物火箭、核取样火箭回收着陆系统的研制,降落伞回收技术逐步走向了专业配套。从20世纪60年代中期开始,随着我国中、远程导弹及其弹头数据舱回收装置研制的开始,防热技术和回收着陆技术得到了进一步的应用和发展。
1968年开始了返回式卫星的研制工作,至70年代第一颗返回式卫星成功回收,标志着我国成为世界上第三个实现卫星返回回收的国家。到目前为止,共研制了6种型号,完成了24次发射,成功回收22次。我国的返回式卫星主要由返回舱和仪器舱2个舱段组成。仪器舱内装载相机等有效载荷,返回舱内装载胶片片盒和回收系统。卫星完成摄影任务后,将携带胶片片盒的返回舱以弹道式再入方式返回地面,并用降落伞予以回收,仪器舱则留在空间轨道上运行。这种方案既实现卫星上有效载荷布置相对集中,又只需解决返回舱适应返回环境(主要是再入大气层过程中的热环境和过载环境)的问题;既满足回收信息载体的要求,又有技术相对简单,可供借鉴和利用的技术基础(如弹头头部防热技术、探空火箭回收技术)比较成熟等优点。
1992年我国的神舟号飞船正式立项开始研制。1999年第一艘无人飞船回收着陆成功,2003年第一艘载人飞船回收着陆成功,实现了中华民族的千年飞天梦。到目前为止,已成功发射和返回了11艘飞船。神舟号载人飞船是一种自动控制并可部分返回地面的载人航天器,用于载人飞行、空间科学试验,以及天地之间人员和少量货物的往返运输。神舟号飞船采用3舱方案。轨道舱在前面,它是航天员在轨飞行时的工作舱和生活舱,并兼作出舱活动的气闸舱;返回舱在中间,设计成钟形,供航天员在发射段和返回段乘坐;推进舱在后面,为飞船变轨和姿态控制提供动力。返回舱采用半弹道式返回。返回舱采用具有升力控制配平飞行的气动外形,利用降落伞和着陆反推发动机实现航天员的软着陆,正常飞行时保证着陆过载不超过4g。
近年来,我国航天器进入、下降与着陆技术又得到了长足发展。在载人航天领域,在神舟号飞船的基础上,正在开展新一代多用途飞船的论证,已经完成了方案设计,将采用群伞加缓冲气囊的回收着陆方式,并采用缩比返回舱已完成了气动特性的飞行验证,将在长征五号乙运载火箭首飞时进行搭载飞行试验。在深空探测方面,嫦娥工程进展顺利,嫦娥三号圆满完成落月任务。2014年嫦娥五号飞行试验器首次实现地月返回,并突破了以第二宇宙速度返回的返回技术。我国首次火星着陆探测已经启动,开展了火星进入、下降与着陆技术相关的预先研究,目前已经转入型号研制阶段。