神舟十六号返回舱在2023年6月4日给北京飞控中心传来消息,这次飞行在酒泉卫星发射中心敦煌测控区,见证了中国载人航天技术的重大突破。从神舟一号到神舟十五号,整整二十余年的时间里,测控人员一直在努力攻克黑障区稳定跟踪测量这个难题。飞船在飞行过程中会遇到一段看不见、听不到的黑障区,这里的等离子体鞘套会对无线电信号产生吸收、折射、反射和散射,造成通信中断。返回舱以每秒数公里的速度冲进大气层,表面与空气剧烈摩擦产生高温,温度能飙升到几千摄氏度。 这次黑障区的“静默”被打破是在2023年6月4日的早上7时50分左右,总台直播画面一度“静悄悄”,舱内声音消失。直到一句“发现目标”重新传回地面,观众才再次听到航天员的回应。这段“失联”时刻,正是飞船钻进黑障区的时候。返回舱以每秒数公里的速度冲入稠密大气中,表面与空气剧烈摩擦,温度迅速飙升至数千摄氏度。 雷达和光学设备是用来捕捉飞船红外特征和接收微弱回波的。为了确保出黑障后测控站能第一时间捕获目标,光学组在飞船刚入黑障时便捕获到实时高清图像并回传北京飞控中心。 突破黑障只是中国航天从地球走向深空的又一块基石,更高速度、更长黑障和更恶劣天气都是下一代飞船必须面对的挑战。神舟十六号“博士乘组”安全出舱再次验证了黑障区跟踪新体制的成熟可靠。 敦煌测控区在这个过程中扮演了重要角色,官方宣布我国已突破载人飞船返回黑障区稳定跟踪测量技术。这是因为雷达和光学设备组成了双保险方案:雷达看得远、光学看得清,两者互补形成合力。 为了应对黑障区回波信号微弱且杂波多的问题,科研人员优化了低截获概率波形与动态门限检测算法。我国现在具备全黑障区稳定跟踪、多云天气备份跟踪和落点预报误差优于千米级的能力。 2023年6月4日这一天被载入史册,神舟十五号在东风着陆场着陆,“我国已突破载人飞船返回黑障区稳定跟踪测量技术”的消息让全国振奋。通过几代人的接力努力和不断收集数据迭代算法,“看不见”的问题终于变成了“稳稳接住”。 这个过程中面临着很多挑战:稳定跟踪直接决定搜救力量能否第一时间抵达,也关系到落点预报是否精准。只有突破这些难关才能保证安全着陆的最后一公里。