神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历

不久前(4月16日),神舟十三号飞船返回舱带着航天员和所搭载物品成功着陆,安全返回地球。返回舱返回的过程是非常复杂的,不仅每一个动作指令要分秒不差,同时还要经受住穿过大气层的高温恶劣环境。可以说神舟十三号的回家路,经历了重重考验。神舟十三号飞船返回舱可以说是像一个“上窄下宽”的大钟,在返回的过程当中,通过发动机不断的姿态调整,以大底朝前通过“升力式返回”来返回地球。

神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历插图

在刚进入大气层的时候,返回舱以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈摩擦,燃起了2000多度高温的火焰,在降落的过程当中气体和返回舱表面,被烧蚀的防热材料发生电离,形成包裹住返回舱的等离子区,由于这个过程使返回舱与外界的无线电通信极大地衰减,造成地面与飞船之间的无线电通信中断,我们把这段时间就被称为“黑障区”。

神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历插图2

神舟十三号飞船制导导航与控制分系统:副主任设计师董文强表示,在“黑障区”这个阶段时,地面不能再去对返回舱进行干预。但是返回舱器上有一个自主控制系统,这个自主控制系统可以根据自己计算出来的导航位置和姿态信息,来进行主动控制。

神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历插图4

其实在着陆的阶段,有多种缓冲手段保证返回舱低速着陆。在距离地面40公里左右高度时,返回舱就已经基本脱离“黑障区”了。

神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历插图6

航天科技集团五院神舟十三号飞船系统总体主管设计师张福生表示:当到达10公里高度的时候,返回舱的主伞会自动打开,主伞打开的过程是包括先打开引导伞,再然后拽出减速伞,最后再打开主伞,这时候返回舱的速度就会慢慢降低了。

神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历插图8

当距地面1米左右距离时,返回舱会启动反推发动机,最终使返回舱实现安全着陆。这时返回舱回家的姿势很重要。那返回舱都有啥设计呢?在神舟十三号飞船返回的过程中,返回舱再入的角度、舱内航天员的位置,以及携带物品的摆放都经过精心设计和安排,这样才能保证返回舱以预定的姿态着陆,同时保证舱内人员和所有物品的安全。张福生介绍,在航天员返航之前,需要经过精心计算,下行的物品有严格的重量要求,具体的捆扎位置等,都要通过地面跟航天员的通话和指令,然后让航天员捆绑在预设好的安装包内,确保返回舱的重心位置能够按照预设的角度配平,保障返回时再入大气层的姿态。

记者观察到,在神舟十一号载人飞船返回舱再入大气层过程中的迎风面,能够看到有明显的烧蚀痕迹,在返回舱的反方向这面相对烧蚀的情况就要轻很多。再入大气层的过程中,面对载荷和高温的考验,那这时候航天员是一种什么样的状态呢?

神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历插图10

张福生表示:航天员在乘坐返回舱的时候,不是坐在里面,而是躺在里面。每个航天员的座椅,是模仿婴儿在母体里的结构设计。在里面的时候,是蹲坐在座椅里面躺着的方式,通过束缚带将身体固定在座椅上,非常牢固可靠。再入过程当中航天员的胸背和速度的方向,其实是垂直的状态。在返回舱内坐好的航天员,虽然在通过大气层时,可以透过舷窗看到外面燃烧的熊熊烈火,但舷窗也经过特殊处理,非常安全可靠。

神舟十三号飞船返回舱:回到地球的经历插图12

张福生还表示,整个舷窗玻璃上面的结构,都经过防烧蚀验证,镀了一层防热膜,不是普通的玻璃。所以整个返回舱的很多细节,都经过设计师们的精心设计和准备的。

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