从1500到-15,神舟十四号飞船返回地球如何闯“十关”?


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从1500到-15,神舟十四号飞船返回地球如何闯“十关”?


据中国载人航天工程办公室消息 , 北京时间2022年12月4日11时01分 , 搭载着航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲的神舟十四号载人飞船与空间站组合体成功分离 。 按照计划 , 飞船将在晚间返回内蒙古东风着陆场 , 这是一段垂直落差399公里、飞行距离超过20万公里的旅程 。 7个半小时里 , 神舟十四号飞船将绕地球飞行5圈 , 闯过十道“生死关” , 经历从1500℃高温到-15℃严寒的考验 。

神舟十四号乘组
载人航天有“三大基础技术”——载人天地往返、交会对接和航天员太空行走 , 每一项技术都很重要 , 其中让航天员从太空安全、准确返回地面的技术最复杂 , 难度最大 , 风险也最高 。 神舟十四号飞船自脱离空间站那一刻起大致要经历约十个步骤 , 每一步都充满挑战 , 可以说航天员在飞船里要面临十道“生死关” , 需要“步步精心” 。
第一关:返回准备
航天员在进入神舟飞船时需要做好空间站节点舱、轨道舱和返回舱三道舱门的关闭和气密性检查 , 任何小小疏忽都会造成航天器漏气失压 , 酿成大祸 。

神舟十四号返回舱
在返回舱就位后 , 航天员再一次进行飞船状态检查、设置返回程序 。 由于飞船在返回大气层的过程中有相当长一段距离不受控制 , 因此返回弹道的计算极其重要 , “差之毫厘谬以千里”用在这里是一点也不为过的 。
第二关:撤离
接到地面控制中心撤离指令后 , 11时01分 , 神舟十四号飞船与天宫空间站解锁 , 由对接机构中的弹簧推着飞船组合体缓缓离开空间站节点舱的径向对接端口 , 此时飞船距离地面的高度是399公里 。

神舟十四号离开中国空间站
飞船撤离空间站看起来简单 , 却也需要十分小心 , 组合体重达8吨 , 任何一点磕碰都将损坏对接口 , 甚至造成空间站报废 。
在与空间站相距19米和200米时 , 飞船会“停”下来 , 两次进行状态检查 , 确保在接下来的旅程中飞船是健康的 , 这个过程要耗费好几个小时 , 因为只要“踩下刹车”就必须一气呵成 , 没有后悔药可吃 。
第三关:轨返分离
神舟飞船是三舱结构——与空间站对接的部分是轨道舱 , 最后边是推进舱(能源舱) , 返回舱夹在中间 。 轨道舱里带了一些生活垃圾 , 与空间站分离后它便完成了使命 , 飞船需要先把轨道舱抛掉 , 让它在大气层中烧毁 。

轨返分离
在大约380公里高度 , 神舟飞船到达大西洋上空 , 它开始进行飞行姿态调整——逆时针旋转90度 , 侧着飞 , 然后轨道舱以大约1~2米/秒的相对速度与返回舱脱离 。
第四关:返回制动
在抛掉轨道舱之后 , 飞船再一次进行姿态调整 , 逆时针再转90度 , 把屁股朝前 , 开启推进舱的发动机向着前进的方向喷射 。

飞船返回制动
这几乎是飞船最后一次掌握落点的机会 , 推进舱的发动机持续喷射大约3分钟 , 它要把飞船从7.9公里/秒的第一宇宙速度降下来 , 同时推进舱上所有姿态控制发动机根据计算的弹道实时调整飞船姿态 , 确保接下来飞船再入攻角准确 。
尽管推进发动机竭尽全力一脚刹车“踩到底” , 它也只能让飞船减速到7.6公里/秒 。
第五关:推返分离
推进舱几分钟就耗尽了燃料 , 飞船不能带着它返回 , 那会制造非常大的麻烦 。
1969年1月18日 , 苏联联盟5号飞船返回地球 , 由于爆炸螺栓失灵 , 飞船返回舱无法与推进舱脱开 , 双双撞入大气层 。

联盟5号飞船返回时遇险
飞船返回舱有非常好的防热措施 , 以保护舱内宇航员的安全 , 但它的上方无法承受1000℃以上的高温 , 受推进舱拖累的飞船有可能船毁人亡 。 后来在高温和剧烈震动下连接螺栓松动 , 推进舱脱离 , 飞船返回舱翻转180度 , 大底朝前 , 宇航员沃雷诺夫逃过一劫 。

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