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载人航天飞船采用三舱段结构 , 由轨道舱、返回舱和推进舱组成 , 它们分别承担了不同的功能 。
最上面的舱段是轨道舱 , 这里装有各种在轨支持设备 , 它承担着和空间站对接的重任 , 空间对接是航天器合体的重要活动 , 它和载人天地往返、航天员舱外活动 , 并称为载人航天的三大基本技术 。
比如空间站没办法一次送入太空 , 但只要掌握了空间对接技术 , 就可以把空间站分成多个部分发射 , 在太空完成组装搭建 。
除此之外 , 向空间站送航天员和补充物资、在轨航天器互访 , 都离不开空间对接技术 。 轨道舱设计在飞船的最上端 , 负责和空间站完成对接 , 因此也被叫作对接舱 , 而神舟飞船单独运行时 , 它就是航天员的生活区 。
返回舱位于飞船的中间段 , 它是航天员的工作区 , 在飞船的起飞、降落 , 以及和空间站对接的工作 , 都是航天员在这里控制完成 。
推进舱位于飞船的最底端 , 它的作用就是字面意思 , 为飞船提供动力来源 。 它由四个大型主发动机构成 , 为飞船提供调整姿态和减速的动力 。
那么返回舱是怎么返回的 , 推进舱和轨道舱去了哪里呢?
以神舟十四号飞船为例 , 航天员在完成任务后 , 会打包好个人行李、实验资料 等物品 , 然后进入到返回舱准备返回 , 整个飞船开始和空间站分离 。
【神舟14号上去三个舱段,回来只有返回舱,剩下两个舱段去了哪里?】飞船分离后进行第一次调姿 , 逆时针旋转90度呈横飞状态 , 轨道舱和主体飞船分离 , 然后再入大气层烧毁 。 剩下两舱段继续旋转90度 , 相当于是调了一个方向 , 同时从水平飞行变成仰角飞行 。
这时推进舱开始点火制动 , 飞船开始减速进入到返回轨道 , 返回轨道变成了一个椭圆形 , 近地点为100公里 , 这里是大气层和太空的临界线 , 也被称为卡门线 。
当飞船飞行到卡门线附近 , 返回舱和推进舱进行分离 , 推进舱进入大气层烧毁 , 返回舱调整角度再入大气层 。
为什么返回舱不会被烧毁呢?
这里面有两个原因 , 第一是返回舱再入大气层的角度不同 , 斜入大气层可以起到缓冲作用 , 第二是返回舱表面有烧蚀材料 。
它是由石棉、玻璃、酚醛制成的复合材料 , 通过热解、融化、升华等方式带走热量 , 新疆网友拍到的神十四如同火流星 , 其实就是返回舱的烧蚀材料脱落燃烧形成的 。
烧蚀材料一共有500公斤 , 可以带走绝大部分的热量 , 让返回舱的舱内保持在合适的温度 。
但剧烈燃烧也会形成等离子体 , 电离层和电磁波会相互作用 , 造成返回舱内外的信号中断 , 地面无法对返回舱进行遥控 , 全程需要返回舱自动处理 ,
这个过程也被称为黑障区 , 也是航天员回家最危险的过程 , 返回舱表面温度超过2000摄氏度 , 稍有不慎 , 整个返回舱会被高温熔化 , 因此危险程度远大于发射过程 。
好在黑障区只有5分钟左右 , 返回舱降落到30公里的高度 , 速度就会大幅度下降 , 温度也会随着降低 , 返回舱安装了静压高度控制器 , 它会通过大气压来判断高度 , 在距离地面十公里附近给出信号 , 返回舱会依次打开引导伞、减速伞各主伞 。
主伞的面积为1200平方米 , 可以把返回舱的时速从300公里降低到20公里 , 然后返回舱会抛掉表面的烧蚀材料 , 伽马高度控制装置开始工作 , 通过伽马射线准确测量离地高度 。
在距离地面只有1米时 , 伽马高度控制装置发出信号 , 返回舱启动四台反推发动机 , 使落地速度降到1到2米每秒 , 同时舱内的航天座椅开始抬升 , 以降低落地瞬间产生的冲击力 。
自此 , 航天员安全着陆地面 , 返回舱也彻底结束了任务 , 而发射时的轨道舱和推进舱 , 早已经烧毁在大气层了 。
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