飞船|欢迎回家!航天员乘飞船返回地球,要闯几道关?( 二 )


三是再入火焰关 , 由于飞船返回时会与大气层剧烈摩擦 , 产生几千度的高温 , 因此必须采用先进的防热措施 , 否则钢筋铁骨也要化成灰烬 。
四是降落着陆关 。 当返回舱下降到距地面大约10千米的高度时 , 要打开降落伞 , 使速度减至约6米/秒 , 在距地面1米时 , 安装在返回舱底部的缓冲火箭点火 , 使返回舱速度降到3米/秒以内的速度实现软着陆 。

飞船|欢迎回家!航天员乘飞船返回地球,要闯几道关?
本文图片

具体来讲 , 飞船返回可分为以下四个阶段 。
第一阶段是制动离轨阶段 。 飞船在太空中运行最后一圈时 , 地面向飞船发出返回指令 , 飞船随即调整姿态 , 相对前进方向向左偏航(逆时针转)90° , 变成横向飞行状态 , 这是第一次调整姿态;然后轨道舱与返回舱以1~2米/秒的相对速度分离;然后返回舱与推进舱组合体再向逆时针方向转90° , 使推进舱朝前 , 这是第二次调整姿态;达到这种制动姿态后 , 飞船推进舱上的发动机点火工作 , 使飞船降低速度 , 进入到返回地球的轨道 。
第二阶段是自由下降阶段 。 制动发动机关机后 , 返回舱与推进舱组合体进入自由下降阶段 。 在距离地面140公里时将推进舱分离掉 , 分离后推进舱在大气层中烧毁 。 返回舱继续下降 , 并在下降到距离地面约100千米高度前将返回舱调整到再入姿态 , 一般为1.5°~1.7°(飞船与当地水平方向的夹角) 。 因为如果返回舱的再入姿态角太大 , 返回舱在再入大气层时会由于速度太快 , 而使最大过载超标 , 人受不了 , 返回舱甚至会像流星一样在大气层中烧毁;如果再入姿态角太小 , 返回舱会从大气层边缘擦边而过 , 无法返回 。
第三阶段是再入大气层阶段 。 返回舱在距离地面100千米时开始再入大气层时 。 再入飞行是返回飞行过程中环境最复杂、最恶劣的一段 。 因为返回舱以很高的速度进入大气层时 , 与大气剧烈摩擦 , 产生高温会使返回舱周围的气体电离 , 屏蔽电磁波 , 这时返回舱表面和大气层摩擦形成“黑障” , 使返回舱在240秒内暂时与地面失去联系 , 直到距离地球约40千米处时黑障消失 , 返回舱与地面的联系又恢复了 。
另外 , 在再入大气层的过程中 , 航天员要承受很大的过载 。 为此 , 从再入大气层到20千米高度 , 返回舱采用升力控制方式再入 , 以降低再入热流 , 使返回时的过载不大于4g , 而且可以比较精确地返回到着陆场 。 飞行高度约为20公里时 , 返回舱升力控制结束 。
第四阶段是回收着陆阶段 。 在距地面约10千米时 , 返回舱的下降速度为200米/秒 , 这时回收着陆系统开始工作 。 它由结构、降落伞、着陆缓冲、程序控制、火工装置、伞舱排水和标位等等子系统组成 , 有自动控制功能、减速功能、着陆缓冲功能和标位功等主要功能 , 主要任务是将再入大气层的返回舱 , 利用降落伞系统稳定其运动姿态、降低下降速度 , 并通过着陆缓冲的手段保证航天员软着陆 。

推荐阅读