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神舟十四号返回地球究竟有多凶险 ， 神舟飞船从距离地球400公里的地方 ， 需要精准的降落到东风着陆场 ， 难度堪比是“万里中10环” ， 我来给大家聊聊 ， 返回舱究竟是如何返回地球的 。
角度控制精准 ， 不然无法进入大气层
重返地球是一个高风险过程 。 航天器以7.8公里每秒的速度环绕地球运行 ， “神舟”飞船在轨道上运行的速度高达7.9千米/秒 ， 要想进入大气层 ， 首先要做的就是制动：制动发动机开始工作 ， 使飞船的轨道高度不断降低 ， 降低到一定高度后 ， 飞船调姿 ， 进入返回姿态 ， 然后返回舱与轨道舱、推进舱分离 ， 开始进入大气层 。 飞船的减速过程和进入大气层的轨道是经过精确计算的 ， 要求非常精确 。
返回舱的外形像一个上窄下宽的“大钟” ， 通过发动机的姿态调整 ， 以大底朝前的姿态升力式返回的方式返回地球 ， 返回舱要建立正确的再入姿态角(速度方向与当地水平面的夹角) 。 这个角度必须精确地控制在一定范围内 ， 必须在特定高度以合适的“再入角”进入大气层 。 如果再入角过陡 ， 会导致返回舱进入大气层的速度过快 ， 发生剧烈摩擦而烧毁；如果再入角过于平缓 ， 又会像打水漂的瓦片一样被大气层“弹”回外层空间 ， 很可能再也无法返回地面 。
不仅返回舱要采用舒适的返回姿势 ， 航天员也要以几乎与大底平行的角度在座椅中“平躺” 。 选择这样的姿势返回 ， 是为了更好缓解飞船减速过程中形成的冲击 ， 从而给自己带来更多保护 。
这句话说起来很容易 ， 但是做起来却非常难 ， 飞船轨道设计团队需要精心设计了返回轨道方案 ， 加入了预测校正制导方法来帮助返回舱在再入过程中根据实时位置、气动参数、瞄准点偏差等来自主计算并维持再入轨迹 ， 以适应落点的变化以及轨道变化范围大的特点 ， 保证返回的“轨道”丝毫不差 。
整个返回过程复杂 ， 任何环节都不能出错 。 我们会看到 ， 神舟飞船的外形像一口大钟 ， 这些都是基于美国物理学家亨利艾伦的理论 ， 他发现高速再入大气层的航天器前端对空气产生强烈压缩 ， 在前方大气中形成一个伞状的激波锥 ， 激波前沿的空气密度急剧升高 ， 在航天器前面像一堵移动的墙一样 ， 航天器则在激波锥的尾流中前行 。 由于和前方静态空气直接接触的是激波锥而不是航天器本身 ， 气动加热主要由激波前沿和前方的静态空气之间的压缩和摩擦产生 。
如果航天器表面和激波前沿保持一定的距离 ， 气动加热所产生的热量将主要在空气密度较高的激波内传导和耗散 ， 航天器在周围宽厚的边界层保护下 ， 本身承受的热负荷就要小很多 。 于是 ， 降低航天器热负荷的一个重要途径就是使激波锥前移 ， 尽量远离航天器本体 。 根据这一发现 ， 亨利·艾伦提出航天器这个想法是 ， 如果返回舱的形状像钟形或圆锥形 ， 底部宽而圆 ， 当空气以20倍于音速的速度进入大气层时 ， 会在其前面产生伞形激波 。 除此之外 ， 还可以确保航天器在再入过程中不至于翻滚 ， 平底朝下的再入姿态可以产生最大的保护效果 。
2000度高温 ， 黑障屏蔽飞船信号
而在进入大气层之后 ， 考验并没有结束 ， 飞船返回舱会经历高温震动恶劣环境考验 。 根据计算 ， 从宇宙返回的航天器 ， 从高空下降到达离地面 60~70 公里时往往还有 20 倍声速 ， 舱外温度最高可达2000度 ， 返回舱外部必须使用避火衣避免其烧毁 。
即使有避火衣的防护 。 但因为空气密度越来越大 ， 返回舱与空气剧烈摩擦 ， 使其底部温度高达上千摄氏度 ， 返回舱周围被火焰所包围 ， 舱内会出现震动噪声过载的现象 ， 在空间中的6个月 ， 对航天员的身体造成了极大的损耗 ， 高温震动恶劣环境会对航天员身体造成极大负担 。
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