“过五关,斩六将”,神舟十二号回家旅程有多难?全球仅三国能做

2021年9月16日8时56分,在宇航员经过90天的“天和五星级酒店”住宿以后,神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离,之后于9月17日返回地球,航天员和中国航天将面临的是神舟十二号任务的最后一次挑战,我把它叫做“过五关,斩六将”

“过五关,斩六将”,神舟十二号回家旅程有多难?全球仅三国能做

过五关,斩六将

第一关:分离关

可能大家都注意到了,之前我们的飞船降落的地点都是内蒙古的四王子旗,这里地势平坦,人烟稀少,各个条件都满足,加上因为一直作为航天器返回地,这里建立了完善的测绘,搜寻,反应机制,经过多次任务考察以后,这里毫无疑问是最适合飞船着陆的地方,但这次的神舟十二号飞船的着陆地点却第一次发生了更改,改到了位于酒泉的东风着陆场,而更改的原因则是因为这次的分离关。

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神舟十一号落在四王子旗

之前的航天器都是非常有计划的飞行,返回位置都是固定的轨道高度,但这次因为神州十二号是和空间站一起运行了90天,在这个过程中空间站因为稀薄大气阻力的原因,轨道高度是一直在发生变化的,也是因为这一点,发射前无法预计神舟二号飞船具体的脱离和返回地球的轨道位置和高度,并且也不可能为了让神舟十二号从固定位置返回就消耗空间站宝贵的燃料来改变轨道,所以这次的返回从第一步就和之前的任务不一样,因为它会从一个谁也无法事先预计的位置脱离返回地球,只能说我们只能够确定一个大概位置。

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脱离空间站

也因为脱离位置的不确定,所以落地的位置就无法特别精准的计算,为了安全起见,这一次启用了东风着陆场,就是因为这里的无人区面积足够大,对于航天器着陆的精准度要求可以更低,当然也因为更换了着陆场,这里更加复杂的沙漠,隔壁和山地地形也为航天器的后面着陆和搜救增加了难度。

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广阔的东风着陆场(注意,有山地存在)

第二关:减速关

大家是否还记得在幼儿园中班的时候,在人造地球卫星与牛顿大炮关系的课程上,老师就告诉过我们,为什么人造卫星这些可以围绕着地球不会掉下来呢?这是因为它们是以很快的速度围绕着地球在高速转动的,就如同你拿着绳子拴着一个石子转动一样,当你让石子转圈时,它不会落下来,但是一旦减速,石子就会慢慢地落下来了,所以航天器要回来,就需要减速。

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减速的飞椅就会垂下来

然而航天器在宇宙真空中是不可能踩刹车摩擦地面减速的,唯一的办法还是要利用推进器喷射燃料来实现,但是前面出地球可是加速的,所以是车头在前,推进器在后面,这一次要减速,就必须让火箭转180度,前后对调,对着飞行的方向喷气,这样才能实现减速,所以,在脱离空间站后,飞船将在太空中进行2次90度的转体,完成头尾对调的过程,进行减速,这个转动对于精度要求是比较高的,毕竟这时候还在绕着地球高速运动中,而转动完毕后,喷射器将会精确地进行减速,将速度减小到提前设定的值,在这个过程中飞船的轨道将会不断降低,直到无法继续环绕地球,被地球引力拉向地面,然后飞船就会在这个过程中随着引力滑向地球,并且找一个最帅的姿势准备进入地球大气层。

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第三关:再入大气层

随着轨道高度的降低,大气的密度不断加大,阻力也不断增大,航天器就要开始进入地球了,但这个时候将会迎来一个巨大的考验,就是再入大气姿态调节,个人俗称“打水漂和扔石头”。

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打水漂

如同你将一个石头扔向湖里的时候一样,角度和速度是至关重要的两个东西,如果航天器进入的角度太小了,那就会如同打水漂一样,从大气层上面弹出去,从而失去进入地球的机会,被重新弹入太空,那后面的情况真的就是生死有命了,但一定可以说这个时候就已经失败了;但这个角度也不能太大,太大就如同石头直直地扔到水里一样,溅起巨大的水花,航天器会以极大的速度进入大气层,然后就会如同流星一样,在大气层中燃烧殆尽,或者说里面的宇航员会因为高温而死亡,所以再入大气层必须保证航天器在恰好合适的角度和速度上再入。

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角度必须合适

而保证再入的手段就是推进器了,要知道返回舱除了落地时候的反冲火箭以外是没有其它动力的,动力都在推进舱上面,但推进舱是不会被回收的,所以再入大气层过程中,返回器和推进舱必须全程配合,在极快的速度和逐渐增大的阻力下,强行调整自己的姿态,通过多次精准的,多角度的喷射改变自己的速度方向和大小,让返回舱达到精确的再入角度,而在所有调节完成之后,推进舱将会和返回舱永别,失去动力的它将在大气层中被烧毁,别了,我亲爱的推进舱!

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泰坦尼克之——别了我的推进舱

第四关:黑障——致命而美丽的天意和人力

进入大气层后的返回舱没有任何的动力存在,所以的一切都是在引力和阻力的作用下降落的,这个时候随着高度的不断降低,飞船的速度将会越来越快,与大气层的摩擦使得整个返回舱变成一个巨大的火球,其底部温度将高达数千摄氏度,同时周围会产生等离子体,屏蔽一切信号通讯,而且这个速度和温度下,也没有任何动力设备能够工作,这个时候的飞行员将一边看到窗外最美丽的火花闪耀美景,同时经历整个阶段最无助的听天由命,在我们做好所有的准备以后,这一段只能交给地球了,没有任何人可以改变最终的结果,只有等到黑障结束的那一颗,我们才能够知道它是否安全。

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恐怖的黑障

第五关:减速关

冲出黑障之后的返回舱只有一件事情,那就是减速。因为这个时候,飞船的速度一般在200米每秒左右,如果换算成千米每小时的话,那就是720千米每小时,想想高速限速120千米每小时,你现在是720,那就是一个字:一路火花带闪电!而为了将这么巨大的速度减到落地时的微微一震,返回舱将开启它的三次降落自救机会,重复一遍:这不是演习,机会只有一次,三次减速一次都不能错。

首先是减速伞,这里将会有先后两个减速伞,分四次减速,原因只有一个——太快了宇航员受不了。想想你高速路上急刹车踩到死的时候,是否能够感受到安全带对你胸口的那一重重的一勒,就问你痛不痛,而且这还只是120,飞船速度可是720啊,而且你那是水平行驶的时候减速,这是竖直的,想象突然坐地上是不是都感觉五脏六腑突然一扯,然后抽搐的疼?所以第一个减速伞将先打开一部分降速,然后全部打开第二次减速,之后抛掉,再次打开第二个主降落伞,重复上面的过程,四次减速之后,将速度从200米每秒减小到10米每秒,这个速度大概相当于人从三楼跳下来落地,很明显即便是这个速度,也不是人体可以轻易承受的,更何况是在太空无重力环境下生活了这么久的,身体虚弱的宇航员呢?所以还得减速。

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减速伞

第二个降速设备就是藏在返回舱最底部的4台反冲火箭,在即将落地的时候,大概距离地面1米时,4台反冲火箭会同时点火,产生瞬间的巨大推力,让返回舱速度猛然的降低到2米每秒以内,这个大概相当于人快走的速度,同时为每个宇航员定制的缓冲座椅也会保护宇航员对抗这个速度,安全落地,但是即便所有一切都顺利进行,这个减速的过程对于已经在太空失重90天的宇航员而言也是一个巨大的考验,整个过程身体会比较难受,要承受一次次的减速,同时感受久违的重力所带来的身体的沉重感。

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反冲火箭夸张图

在所有环节都成功完成后,这个时候的返回舱就会开始发送信号,报告自己目前的具体位置,同时通过遥测观察到的后勤人员会第一时间赶过来,对宇航员的身体情况进行检查,搀扶宇航员出舱,并且开始大概1个月左右的隔离,检查,恢复期。

作为人类科技发展的顶峰行业,航天科技含金量绝对是千足金以上的级别的,每一步都不容易,每一步都充满了大智慧和大毅力,短短数十年,中国航天从无到有,从弱到强,这是发生在这个星球上的巨大奇迹,致敬每一个伟大的航天人!

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致敬航天

我是热爱科普的李将平老师,恭请您的评论点赞和转发,更多精彩,关注一个好吗?

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页面更新:2024-05-19

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