调姿 下降 放伞 着陆 “四步走”解析神舟十二返回过程!

时间:2021年09月26日信息来源:本站原创 点击: 收藏此文 【字体:

  2021年9月17日,神舟十二载人飞船返回舱在东风着陆场顺利着陆,在完成3个月的在轨驻留任务之后,太空出差三人组顺利到家。

  调姿 下降 放伞 着陆 “四步走”解析神舟十二返回过程!

  返回舱返回地球的过程充满变数和危险,特别是在穿越大气层之前。这时的返回舱需要完成多项指令操作,并且以合适的角度切入大气层,才能安全返回。

  调姿 下降 放伞 着陆 “四步走”解析神舟十二返回过程!  

  神舟十二号的隔热大顶是最耐高温的部分 (图片来源:央视网)

  而穿过大气层时,舱体隔热大顶的温度可达到2200K至2600K,这段时间还会干扰通信。“太空出差三人组”真是历经艰难险阻,才回到了家。

  经过前期的实际验证,神舟系列飞船的技术已经非常成熟。神舟十二号的成功着陆是对神舟飞船返回技术的再次验证,同时也展现着东风着陆场保障状态的可靠与完备。

  “四步走”——神舟十二号的返回过程!

  调姿 下降 放伞 着陆 “四步走”解析神舟十二返回过程!  

  神舟十二号组合体展示 (图片来源:国家航天局)

  在正式“归家”前,神舟十二号的返回过程已经经过了十多次的实战演练,相关技术已经相当成熟。

  完整的返回过程可以总结为“四步走”。

  第一个阶段是神舟十二号脱离空间站,调整姿态。

  首先,神舟十二号逆时针转动90°,原来在前边的轨道舱调整到左侧,推进舱变为右侧,变成横向飞行。此步骤的目的是与轨道舱分离,神舟十二号由三舱组合体变成了两舱组合体。

  而后,再逆时针旋转90°,变成推进舱在前,返回舱在后的姿态,与脱离空间站时的朝向刚好相反。此步骤是神舟十二号第二次调姿,以便让推进舱朝前,并在调整俯仰角之后启动发动机,利用发动机制动降低速度。

  随后,神舟十二号进入返回第二阶段,返回舱和推进舱的双舱组合进行无动力自由下降。

  双舱从393公里高度开始下降,而到140公里高度时,推进舱会和返回舱分离,此时的返回舱又要选择好正确的再入姿态角,以便刚好切入地球大气层。

  再入姿态角可很有讲究,如果角度太大,那么飞船速度就不容易控制,如果角度太小,会被稠密的大气层给弹回,就像打水漂那样。

  第三个阶段是再入大气层。

  此时返回舱高度在100公里左右,以约7公里每秒的速度进入地球大气层,这时候返回舱与大气层剧烈摩擦,在地面上看就像是流星一般。

  调姿 下降 放伞 着陆 “四步走”解析神舟十二返回过程!

  经历高温,烧蚀涂料烧掉之后留下的黑色痕迹 (图片来源:央视截图)

  返回舱前端的隔热大顶温度为2200K至2600K,这个温度都与航空发动机中燃烧室的温度相当。

  返回舱通过烧蚀材料来对抗高温,需要控制好姿态保持受热符合防热设计,此时,返回舱也会被等离子体层包裹,形成黑障。当高度下降到40公里时,黑障才会消失,在此之前,地面与返回舱的通信是中断的。

  第四个阶段就是伞降减速和着陆。

  在距离地面大约10公里的高度,返回舱打开引导伞,引导伞张满之后继续拉出减速伞。

  调姿 下降 放伞 着陆 “四步走”解析神舟十二返回过程!

  返回舱还在降落时,保障直升机就已经发现其位置 (图片来源:央视截图)

  高度在8公里时,减速伞与返回舱分离,之后释放主伞。接着就是缓慢降落的过程,在距离地面5公里的高度时,返回舱抛弃隔热大底,这样可以露出反推发动机,并在接触地面前,离地1米高度时启动4台反推发动机,进行最后一次减速。

  最终,飞船以2米每秒的速度接地。接地后,如果风太大导致主伞拖着返回舱跑,航天员可以手动切断主伞。

  调姿 下降 放伞 着陆 “四步走”解析神舟十二返回过程!

  神舟十二号返回舱降落地面 (图片来源:央视截图)

  动态返回加测控保障 两大技术应用是亮点

  为了充分保证航天员的安全,整个返回过程已经进行了十多次实践检验。不仅如此,这次神舟十二号返回时还应用了两大亮点黑科技。

  第一个亮点技术是,用动态适应的返回技术取代以往定时定点的返回方式。

  此举的优势在于可以根据飞船的实时弹道情况进行着陆点预测,这样就可以精确控制返回弹道,准确把握着陆点位置,该技术处于同行领先地位。

  根据返回舱返回的视频画面,我们可以看出,在返回舱还没有接地的时候,地面保障团队的直升机就已经抵达附近,这说明我们对返回舱弹道和着陆点判断是非常精确的。

  同时,动态适应的返回技术也缩短了返回时间,使返回舱不再需要“卡着时间点”返回,而是只要满足了条件就能返回,这会缩短航天员返回地面的等待时间,对接下来空间站常态化运营有非常大的帮助。

  第二个技术亮点是以天基为主的测控保障,该技术利用了3颗天链中继星进行天基测控。

  从神舟十二号脱离轨道,到推进舱分离,从393公里高度到140公里,都由天链卫星进行测控支持。这样做的优势在于降低了返回过程对于地面观测站的依赖。

  作为新的测控方式,天基测控也是行业领先,这相当于整个返回过程都处于天链卫星的监控之下。相去天渊的“监测”,也展示出航天科技的技术底蕴。

  空间站的常态化运营

  神舟十二号已经成功返回,不久之后天舟三号和神舟十三号将接力“直冲云霄”了,而未来,也会有更多的航天任务。

  这里有一个原则,神舟飞船采用的是滚动备份的发射模式。

  当神舟十三号准备发射的时候,神舟十四号也已经完成发射前的各项准备工作;

  当神舟十三号确定了安全对接空间站后,神舟十四号才会转入备份模式,真真是“有备无患”了。

  滚动备份的模式是为了充分确保航天员的生命安全而设置的,这也将是天宫号空间站常态化运营的轮转方式。下一步,神舟十三号的航天员将在轨停留6个月,而长达半年的太空之旅也会是今后空间站运营的标准配置。

  从神舟五号,到神舟十三号;飞行时间从21小时28分,到6个月……航天员能在太空中停留的时间越来越长,去往太空也会变得越来越容易。

  我们相信,中国航天将会不断突破,探索宇宙的脚步会走得更远、更稳。

(作者:佚名 编辑:admin)
文章热词:
延伸阅读:

网友评论

最新文章

推荐文章

热门文章