知乎热榜 ( ) • 2024-04-30 18:27
七小七的回答

神舟十七号乘组与神舟十八号乘组已经完成了交接,明天就要回家啦!

说起来神舟飞船的返回,还是很有看头的,过程远比我们想象的要惊心动魄。下面就简单介绍一下神舟飞船的返回流程,看看远在太空的航天员们的回家之旅是什么样的。

介绍返回流程之前,先看看神舟飞船长什么样。

神舟飞船由轨道舱、返回舱和推进舱三部分组成。

轨道舱是航天员们的“多功能厅”,一端与返回舱相通,另一端与空间对接机构连接。集工作、吃饭、睡觉和清洁等诸多功能于一体,是航天员们在空间站期间主要的活动场所之一。

返回舱又称座舱,位于轨道舱和推进舱之间。它是航天员的“驾驶室”,是航天员往返太空时乘坐的舱段,为密闭结构,前端有舱门。整体是个钟的形状。后面介绍返回时,再重点说说它。

推进舱则是飞船的动力结构,舱呈圆柱形,内部装载推进系统的发动机和推进剂,为飞船提供调整姿态和轨道以及制动减速所需要的动力,还有电源、环境控制和通信等系统的部分设备。

我们的飞船回家,一般分为五个步骤:分离、制动、再入、减速、着陆缓冲

分离阶段

首先,回家的第一步是飞船与空间站分离,轨道舱、返回舱和推进舱作为一个整体,脱离空间站,在推进舱的带动下调整轨道,转向地球。随后,轨道舱与返回舱和推进舱分离。

分离后的轨道舱并不返回地球,而是会在大气中坠毁,不过,由于轨道高度较高,这个坠毁不是同步的。要过几个月甚至一年才能慢慢坠入大气层。

制动阶段

返回舱、推进舱再次调整姿态,变成推进舱在下,返回舱在上的姿势飞向地球,方便减速。此时,推进舱会一直工作2分半钟,让飞船减速。同时返回舱会一直调整姿态,找到精确的角度进入大气层。最后,在距离地面145公里时,燃料耗尽的推进舱与返回舱分离,返回舱独自返回地球,推进舱则坠入大气层烧毁。

再入阶段

距离地面大约100公里左右,返回舱再入大气层。随着空气密度越来越大,返回舱周围被火焰包围,看上去像一团火球高速坠入大气之中。返回舱此时要经历最危险的“黑障区”。

前面说过了,返回舱的形状像个倒扣的钟。在返回时,面积最大的底部向下,锥形部分向上,这样可以最大程度的减少空气摩擦带给飞船的热量。

即使通过外形设计减少了摩擦生热,高速下坠的返回舱与大气剧烈摩擦,仍然会产生最高约3000K的高温。为了应对高温,整个返回舱的外部由烧蚀材料构成,也就是一边燃烧,一边带走热量。因此,飞船在下落过程中完全是个燃烧的大火球。这段时间里,通讯会被中断长达5分钟,也就是前面说的“黑障区”了。


舱上自带的发动机将返回舱调整为大底朝前的配平状态,以升力控制的方式再入大气层。在再入过程的“黑障区”,返回舱与地面信号中断,研制团队设计了一套全自动的处理方式,保证舱体顺利度过“黑障区”。

减速阶段

当飞船降落到距离地面10公里左右时,就需要使用降落伞减速了。

返回舱的降落伞可不是一次性打开的,而是分为了三把伞——引导伞、减速伞和主伞。之所以这样设计,是因为如果一次性开伞,飞船承受的动力过载将达到100G,这个强度谁都受不了。而分步开伞,就相当于一点一点减速,可以把动载控制在能承受的范围内。

引导伞、减速伞和主伞是一个拉动一个,引导伞先拉出减速伞,减速伞再拉出主伞。主伞的面积有1200平方米,足足三个篮球场那么大,重量只有90公斤,拉绳经过防灼烧处理,能抵御400℃的高温,妥妥黑科技了。

在主伞的减速下,返回舱的速度最终能达到4m/s左右。

在主伞打开的同时,防热大底会被抛掉,露出反冲发动机,为最后一步降落做准备。

着陆缓冲阶段

在返回舱距离地面1米左右时,反推发动机向下点火,使返回舱进一步减速,最终,返回舱以1-2米每秒的速度着陆。

而这最后1米距离的测量,是由位于舱底的伽马高度控制器来控制的。它发出的射线能穿透树木等障碍,精准测量距离地面的高度,保证反推发动机正常工作。

最后的最后,后勤部队赶到飞船降落点迎接,我们的航天员就成功回家啦!

短短数分钟的回家之旅,背后是航天科技人员们辛勤的汗水和孜孜不倦的努力。每个部件的设计,每份材料的打磨,都是无数心血的凝结。无数日夜的宵衣旰食,都是为了让我们的航天员能够安全回家。

在这里,应该向所有为航天事业奋斗的人们致敬,他们都是当之无愧的英雄!