ようこそお帰りなさい！神舟15号の帰還を確実にする革新的な技術は何でしょうか?

6月4日、有人宇宙船「神舟15号」の帰還カプセルが東風着陸地点に無事着陸した。宇宙飛行士の費俊龍、鄧清明、張陸は全員、無事かつスムーズにカプセルから脱出した。神舟15号の有人飛行ミッションは完全な成功でした。

このミッションでは、どのような革新的な技術が神舟15号の帰還の旅を護衛するのでしょうか?

6月4日、有人宇宙船「神舟15号」の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

「空と地中」で宇宙船の高精度帰還を実現

神舟シリーズの宇宙船にとって、帰還および再突入GNC技術は宇宙飛行士の生命の安全に直結します。今回の帰還ミッションの成功により、神舟12号有人宇宙船以来全面的にアップグレードされ、自律高速ランデブー・ドッキング、自律適応予測再突入誘導などの機能を備えた我が国のGNCシステムは、全面的な刷新を完了した。

我が国の宇宙船の帰還および再突入GNC技術は2世代にわたって進化してきました。第一世代は「標準弾道適応誘導方式」と呼ばれ、一方、神舟12号から神舟15号までの有人宇宙船は、帰還および再突入技術の第二世代である「適応予測誘導方式」を採用した。さらに、我が国の「星光・衛星群・ストラップダウン慣性複合航法」技術の応用により、神舟15号有人宇宙船は帰還プロセス全体を通じて高精度の自律航法を実現することが可能となった。

「第2世代のリターン技術を採用した後の最悪のリターン精度は、第1世代の最高の精度を上回りました！」中国第五航空宇宙科学技術研究所の有人宇宙船システム副主任設計者、胡軍氏はこう語った。第 1 世代の技術を使用すると、線路状況に大きな変化があった場合に地上での手動介入が必要になります。第 2 世代のテクノロジーを使用すると、GNC システムは自律的に適応し、一連の「より強力」で「優れた」機能を実現できます。

さらに、中国電子科技集団公司は、主要着陸地点において、携帯局、航空機局、車載局、固定局などの各種局と多機種衛星通信システムを配備し、高密度かつ安全な計測・制御通信ネットワークを構築した。 「聴診器」「リモコン」「携帯電話」のように、飛行軌道をリアルタイムで測定し、帰還カプセルの電源、温度、気圧などのパラメータと宇宙飛行士のさまざまな生理パラメータを監視し、地上から発行されたコマンドをリアルタイムで送信し、帰還カプセルに軌道変更と姿勢調整を指示し、音声と画像データをリアルタイムで送信して、地上が宇宙飛行士とリアルタイムで通信できるようにします。

6月4日、有人宇宙船「神舟15号」の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

「超巨大傘」が宇宙船の安全な着陸を守る

神舟15号有人宇宙船の帰還カプセルが地面に落ちそうになったとき、約束通り大きな赤と白の傘が開き、ゆっくりと浮かび上がり着地する帰還カプセルを守りました。この特大パラシュートは宇宙飛行士にとっての「命の傘」です。中国航空科学技術公司第五科学院第508研究所が開発したもので、キャノピー面積は1,200平方メートル。地面に広げると、標準的なバスケットボールコート約3面をカバーできます。

神舟宇宙船の主パラシュートは1,200平方メートルあり、中国最大の宇宙船パラシュートで、7,000個以上の部品で構成されている。傘全体の縫製は10キロメートルに及び、完成までに10人以上の作業員が3～4か月間緊密に協力して作業する必要があります。メインパラシュートだけでも30以上の加工工程があります。

中国航空科学技術公司第五科学院第508研究所のパラシュート研究開発センターでは、作業員がノギスを使って布一枚一枚のサイズと縫い目の間隔を慎重に測定している。それぞれの大きなパラシュートは、1,920 個の小さなくさび形の布片で構成されています。有人宇宙飛行には高い精度が求められるため、他のパラシュートのように大型の機械式切断ベッドで処理することはできず、層ごとに手作業で切断することしかできません。

1999年の神舟1号の打ち上げと帰還の成功から、2003年の我が国初の有人飛行を成し遂げた神舟5号、そして今日の神舟15号の栄光の帰還まで、神舟シリーズの宇宙船ではパラシュートが15回展開されただけでなく、継続的な革新と最適化も実現してきました。神舟 XII 号から神舟 XV 号までの宇宙船ミッションでは、回収および着陸サブシステム バッチ製品の開発に、5 つのカテゴリで 12 件の技術ステータスの変更が伴いました。

6月4日、有人宇宙船「神舟15号」の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 任俊川

複数の技術が地上捜索救助に役立つ

神舟15号有人宇宙船の帰還カプセルが無事に地球に帰還したとき、帰還カプセルと宇宙飛行士をいかに早く発見するかが地上の捜索救助隊員の最大の関心事となった。

中国第五航空宇宙科学技術公司西安支部が開発した帰還カプセルのアンテナネットワークは、宇宙船が着陸した後、スイッチを介して地上に面したアンテナを接続し、地上の捜索救助隊員がアンテナネットワークを通じて帰還カプセルを見つけることができるようにします。

アンテナネットワークは、通信信号、測定・制御信号、測位信号、捜索・救助信号用の独立したチャネルを確立し、それらの信号が安定してスムーズに伝送されるようにするとともに、神舟宇宙船の帰還カプセルと地上との間の信号伝送のための重要なチャネルと橋渡しを構築し、宇宙船と宇宙飛行士の安全でスムーズな「帰還」を効果的に確保する役割を担っています。

中国電子科技集団公司は、捜索・復旧任務エリアが広く、救助が非常に困難な状況に対処するため、復旧エリア向けの北斗状況システムを開発し、継続的にアップグレードし、北斗ナビゲーションシステムの測位機能とショートメッセージ機能を利用して、指揮センター、前線指揮、捜索プラットフォームからなる3in1指揮システムを構築しました。

このシステムは、北斗航法衛星を利用してヘリコプターや車両などの捜索救助車両の位置をリアルタイムで特定し、ショートメッセージ機能を利用してその位置情報を指令センターにリアルタイムで送信することができる。コマンドターミナルは「スマートブレイン」のようなもので、コマンドセンターに配備されます。航空機や車載端末から返送される位置情報をリアルタイムで受信・表示できるため、現場の指揮官は捜索救助車両の位置や移動状況をリアルタイムで把握し、速やかに捜索救助部隊に帰還カプセルの着陸地点への移動を指示することができます。 （ソン・チェン記者、ウェン・ジンファ記者）