星空有约丨太空出差三人组回家了!航天员回家路上经历了啥?

新华社 2021-09-17 23:03 34850

2021年9月16日8时56分,神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离,踏上回家的路。神舟十二号航天员乘组在空间站组合体工作生活90天,刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。9月17日13时34分,神舟十二号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,执行飞行任务的航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波安全顺利出舱,身体状态良好,空间站阶段首次载人飞行任务取得圆满成功。

神舟十二号载人飞船由轨道舱、返回舱、推进舱三舱构成,是航天员实现天地往返的生命之舟,此次任务也是神舟载人飞船执行的第七次载人飞行。航天员回家路上都要经历哪些考验?又有何惊险及难点?

这是6月17日在北京航天飞行控制中心拍摄的神舟十二号载人飞船与天和核心舱自主快速交会对接成功的画面,与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱(船)组合体。(新华社记者 金立旺 摄)

制动飞行和自由滑行阶段:

首次开展径向交会技术验证

神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离后,与空间站组合体完成绕飞及径向交会试验,成功验证了径向交会技术。中国航天科技集团五院神舟十二号载人飞船副总设计师邵立民介绍,这是为神舟十三号的径向交会对接进行在轨技术验证。在返回飞行阶段,轨道舱首先与返回舱、推进舱分离,返回舱、推进舱两舱组合体通过制动减速降低飞行速度,逐渐被地球引力牵引脱离原有飞行轨道,进入自由滑行阶段。之后,推进舱和返回舱分离,返回舱以精确计算的再入角度进入地球大气,推进舱在穿越大气层时烧毁。

回家的“轨道”设计是亮点

以往载人飞船返回都是降落在内蒙古四子王旗的草原上,而此次神舟十二号载人飞船则选择了位于巴丹吉林沙漠的东风着陆场。据神舟十二号载人飞船总体飞控负责人杨海峰介绍,返回舱必须以固定的再入角进入大气,如果再入角太大就会导致返回舱外部温度过高,再入角太小又会直接飞出大气层。

可以说,这条回家之路“步步惊心”。因此,飞船轨道设计团队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。

7月4日,在北京航天飞行控制中心大屏拍摄的神舟十二号乘组航天员刘伯明、汤洪波在舱外工作场面。(新华社记者 金立旺 摄)

再入大气层阶段:

失去通信的“黑障”时间

神舟十二号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,以大底朝前的姿态通过升力式返回的方式返回地球。在进入大气层时,返回舱以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈摩擦,燃起高温火焰。

在降落过程中,气体和返回舱表面被烧蚀的防热材料发生电离,形成包裹住返回舱的等离子区,使返回舱与外界的无线电通信极大衰减,造成地面与飞船之间的无线电通信中断,这段时间被称为“黑障区”。在这个过程中,地面无法通过任何遥控方式对飞船进行控制,依靠飞行器对状态进行全自动处理。

舒适返回的“姿势”很讲究

返回舱是上窄下宽的钟形设计,在推进舱和返回舱分离以后,返回舱会利用自身装配的发动机进行姿态调整,变成大底朝前的飞行状态。这样一来,返回舱在穿越大气层时产生一定的升力,因而能够对飞行轨迹进行一定控制,从而保证落点准确度较高,对航天员的过载冲击也比较小。

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。

6月17日在北京航天飞行控制中心拍摄的进驻天和核心舱的航天员向全国人民敬礼致意的画面。(新华社记者 金立旺 摄)

着陆阶段:

多种缓冲手段保证飞船低速着陆

神舟十二号基本脱离“黑障区”后,当它继续减速直到距离地面10公里左右时,返回舱上的静压高度控制器通过测量大气压力来判断所处高度,并先后打开引导伞、减速伞和主伞,以此保证返回舱以较为柔和的方式实现多次减速,防止航天员一次受到过大的冲击力。其中,飞船主降落伞面积约1200平方米,全部展开后可以覆盖3个篮球场;主伞拉直长度超过70米,足够横跨足球场。别看主伞是个庞然大物,体态却十分轻盈,重量不到100公斤,收拢后装进伞包内的体积还不到200升,可以塞进普通的家用冰箱。

着陆的防振“套路”很靠谱

返回舱在距离地面1米时进行悬空急停,通过返回舱反推发动机的反向发力进一步减缓降落速度,同时通过返回舱底部吸能外壳、减振材料和座椅缓冲机构组成的减振系统来吸收能量,保证航天员安全着陆。当飞船即将着陆的瞬间,安装在返回舱底部的反推发动机进行反向点火,保证返回舱在最后减速至2米每秒以下。与此同时,具有缓冲功能的航天员座椅在着陆前开始自动提升,从而使冲击的能量被缓冲吸收,这一惊心动魄的关键时刻就这样在技术创新的保障下安全顺利完成。

策划:刘心惠、陈芳

记者:胡喆

编辑:连长燕

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评论 1

  • IT小兵IT 2021-10-14

    非常好

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