神舟十五号航天员乘组。
神舟十五号航天员乘组已完成全部既定任务,将于本月4日乘坐神舟十五号载人飞船返回东风着陆场。着陆场及各参试系统已做好迎接航天员回家的各项准备。
“开弓没有回头箭”。
飞船返回程序一旦启动,就没有“可逆”的余地。
选择返回时间有什么讲究?从空间站返回,飞船需要闯过哪些关卡?如何确保整个过程万无一失?
中国科学院国家空间科学中心研究员孙志斌为大家一一梳理。
孙志斌。受访者供图
返回前:返回时间是怎么定的?
首先要看气象环境。这两天的气象环境特别好,像今天的北京,天特别蓝,天上还有一条笔直的线。这说明空中的风速特别小。太阳的活动也不能太剧烈,否则太阳的高能粒子带来的辐射会造成飞行器器件的故障,例如器件栓锁翻转。
影响返回舱的气象要求还包括,高空风速小于70米/秒,相当于200公里/小时。也就是说,在飞行器穿越对流层的时候,对流层的切变风要小于200公里/小时,相当于高铁飞过去的速度。
地面风速则是15米/秒,相当于70公里/小时。这意味着飞船在落地的瞬间,也就被吹偏5米、10米的样子。若被吹偏一两百米,带来的振动就会特别严重,航天员很容易受伤。
返回时:
1.可怕的黑障区
返回舱返回时要经历大气表面的减速过程,之后会产生水漂效应,然后再减速。进入大气层时,下坠的飞船会产生激波,使返回舱表面与周围气体分子呈黏滞和火烧状态,进而形成一个温度高达几千摄氏度的高温区。
无线信号无法透过这个高温区,在此时,天地之间就失去了通信联系,也就是我们所说的黑障区。在这个过程中,地面不知道航天员的情况,就需要用天地卫星观察返回舱的降落速度,用红外望远镜对它进行轨迹观测,判断它是否正常。
2.主降落伞、二级降落伞、三级反推发动机
主降落伞有3个篮球场那么大,打开以后,返回舱减速到一定程度。接着,二级降落伞启动。当然,还有备用降落伞。
二级降落伞启动后再减速。到最后,辐射探测器会测量飞行器与地面的高度,在返回舱距离地面约一米高度时,着陆反推发动机点火,产生反推力起到缓冲作用,最后才能稳重地落在地面上。
落地时:让返回之旅更安全、舒适
20年前,神舟五号带着杨利伟升上太空。飞船在飞行的过程中,因为巨大的摩擦力,产生了不规则的剧烈抖动,杨利伟一度难以承受。现在,我们已经把这个问题解决了。
神舟十六号发射时,航天员、荷载专家桂海潮说:“坐火箭太爽了!很舒服!”这是因为火箭点火起飞时速度很慢,加速曲线总体来说比较平缓,同时也得益于材料技术的进步。
在神舟五号降落的时候,产生了巨大的振动,杨利伟的脸部还被麦克风擦伤了。经过不断磨合,神舟飞船已经可以满足航天员的舒适性要求,飞船内部的设备包裹了像海绵一样的包裹体,确保振动不会划伤人体。
2022年11月29日,神舟十五号载人飞船发射现场。
无论是航天员的第一次的出舱活动,第一次的机械臂安装活动,飞船和天宫一号、天宫二号的手动对接、自动对接、遥控对接……这些都是实验。每一次航天任务都包含着一系列的新的实验。所以说,中国空间站是一个无止境探索的科学前沿。
【文字】南方+记者 刘长欣 王诗堃
【图片】中国载人航天工程办公室(除署名外)