专家揭秘:航天员重返地球风险高,首次在东风着陆场降落
出差3个月,航天员要回家了。离开中国空间站,踏上重返地球的路,航天员要闯过哪些关?与嫦娥五号带着月壤回家相比,神舟十二号回家有何异同?对此,记者专访了国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光。
航天员重返地球风险高,首次在东风着陆场降落
问:神舟十二号的三名航天员从太空出发,重返地球家园,这个过程大致是怎样的呢?
杨宇光:重返地球是一个高风险过程。航天器以7.8公里每秒的速度环绕地球运行,而空间轨道运动的特点是,如果航天器原来是在一个圆轨道上运行,只需把速度稍降一点点,就会进入一个椭圆轨道,这个椭圆轨道离地球最近的点是近地点。当速度降到一定程度后,这个近地点就能低到大气层内了,随后利用大气阻力减速。
飞船和地心连线与地面的交点被称为星下点,而飞船运行和地球自转使得星下点在地球表面移动,形成星下点轨迹。当轨迹运行到非洲南端附近时,地面会向飞船下发制动指令,减速后进入近地点降低后的椭圆轨道运行。大约在经过巴基斯坦卡拉奇上空时,飞船接触大气层并开始气动加热,随后经过我国新疆入境。在飞行高度达到10公里左右时,飞船打开降落伞,速度进一步降低,并抛掉它下面的防热大底。大约离地面还有一米高时,飞船里的几个小固体火箭发动机进一步反推减速,让航天员以一个舒服的速度着陆。
返回过程复杂,任何环节都不能出错。首先,飞船与大气剧烈摩擦产生极大热量,因此飞船具有气动外形,下面有一个防热大底,承受上千度的高温,防止热量传到航天器内部,这是返回过程中影响飞船安全性的一个关键问题。第二,降落伞必须能够正常工作,这也是神舟飞船设计了主、备两套伞的原因。降落伞在人类航天历史上出过问题,上世纪60年代,苏联“联盟一号”就发生了降落伞缠绕问题,没有打开,返回舱以极快的速度撞击到地面后立刻上升,教训惨痛。此外,还有座椅抬升缓冲、维持舱内气压等一系列操作,共同保证航天员安全着陆。
问:这次神舟十二号返回与之前的返回任务相比,有什么不一样吗?
杨宇光:我认为主要有两点不同。第一,神舟十二号与空间站核心舱对接了三个月,过去神舟飞船没有飞过这么长时间,这三个月里,空间辐射环境等都对飞船设备产生影响。飞船和核心舱分离前,我们会对这些设备进行充分检测,确保没问题再离开。
第二,这是神舟飞船首次在东风着陆场降落,而过去神舟飞船都是落在四子王旗着陆场。为什么这次换地方了呢?过去,神舟飞船是从一个固定的高度返回,而到了空间站阶段,神舟飞船在轨时间变长,运行轨道受空间站轨道规划影响,所以它的高度变化范围较大,不见得是从一个固定高度返回。
高度变化,意味着飞船返回着陆点范围可能会变化较大,主要体现在东西方向上。东风着陆场位于戈壁地区,它的整个东西方向的宽度更大,且大都属于无人区或者说是一个相对安全的区域,降落更具可控性和便利性。
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