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技不如人?神舟十七着陸瞬間冒火光:煙塵滾滾,美國飛船為何不會

作者:璀璨科學

神舟十七号飛船着陸現場的高清大圖來了!相信很多朋友都看到了神舟十七号飛船返航時的畫面,從再入大氣層時進入黑障狀态短暫失聯,再到打開引導傘、減速傘、主傘,最後在着陸到地面的瞬間,飛船底部還冒出了耀眼的火光,現場突然就出現了煙塵滾滾的情況。

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這樣的情況在之前的那些神舟載人飛船返航時也出現過,都是在着陸的霎那間就出現火光,伴随着火光的出現,着陸點的灰塵也被掀起。而這樣的場景,在美國飛船返航時卻不存在。這到底是怎麼回事?難道是我們的飛船返航技術技不如人,不如美國的先進嗎?

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在人類航天曆史上出現過2種類型的載人航天器,其中一種就是神舟載人飛船、聯盟号載人飛船、載人龍這樣的航天器,還有一種則是已經退役的航天飛機。從設計理念來看,航天飛機确實是有很多明顯的優勢。

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第一個優勢就是航天飛機載重能力相當強大,能夠将超過20噸的載荷送上太空,著名的哈勃望遠鏡就是由航天飛機運輸到太空的,而且在運作期間,航天飛機還多次對哈勃望遠鏡進行在軌維修、維護。

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第二個優勢就是航天飛機不僅可以重複使用,在傳回地球時像固定翼飛機那樣在空中滑翔,然後在跑道上降落。航天飛機這樣的返航技術是不會出現冒火光的情況的,也不會出現煙塵滾滾的情況。

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不過由于種種原因,航天飛機在10多年前就已經退役了,現在中國、美國、俄羅斯的載人飛船在返航時都是經過一系列的艙段分離、再入大氣層、打開降落傘,最後降落到着陸場。不同之處就在于美國的載人飛船是選擇在大海降落,而中國、俄羅斯的載人飛船都是在陸地着陸場降落。

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飛船是怎麼返航的

神舟載人飛船、聯盟号載人飛船、載人龍飛船在發射升空時,都是用大推力運載火箭垂直發射升空的,在進入軌道後再進行軌道調整,然後與空間站組合體進行交會對接。在返航時,則不是像發射那樣垂直返航,整個過程還是比較複雜的。

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第一步,當飛船從空間站組合體撤離後,并不會馬上傳回地球。以神舟十七号飛船為例,它需要環繞地球飛行5圈,随後進行飛行姿态的調整,第一次是整艘飛船逆時針旋轉90度,改為橫向飛行,這時候就會抛掉軌道艙,隻留下傳回艙、推進艙組合體。

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傳回艙、推進艙組合體還需要進行一次飛行姿态的調整,繼續逆時針旋轉90度,經過2次的姿态調整後,傳回艙、推進艙組合體的推進艙就已經處于飛船前進的前方了,這時候就可以啟動推進艙的發動機了。

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借助推進艙的發動機進行制動減速,把傳回艙、推進艙組合體的飛行速度降下來。随着傳回艙、推進艙組合體飛行速度下降,它們的高度也随之下降,接下來就要開始為再入大氣層做準備。

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第二步,傳回艙、推進艙組合體在制動減速的情況下,飛行高度從大約400公裡的圓形軌道下降到140公裡的軌道,這時候傳回艙就會和推進艙進行分離了,推進艙也被抛掉留在近地軌道,而傳回艙則繼續下降高度。

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第三步,當傳回艙下降到100公裡左右的高空時,就會開始進入大氣層了。雖然經過推進艙的制動減速,但是傳回艙下降的速度還是很快的,在高速重返地球大氣層時,傳回艙外部的氣動加熱效應很強烈,是以傳回艙外部的溫度也會持續上升。整個飛船傳回艙就像被熊熊大火包圍着。在這期間,飛船傳回艙還會出現短暫失聯的情況。

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第四步,随着傳回艙不斷下降高度,距離着陸也越來越近了,由于傳回艙下降的速度相當快,是以還需要進行一系列的減速才能實作安全着陸。在傳回艙内有降落傘,在距離地面大約還有10公裡時,就要打開降落傘了。相信很多朋友都看到了神舟飛船傳回時的場景,飛船上方那個巨大的紅白色相間的傘就是傳回艙的主傘,它的面積達到1200平方米,幾乎相當于3個籃球場那麼大。

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而這個巨大的主傘并不是一下子就打開的,而是先打開引導傘,然後由引導傘把減速傘拉出來,減速傘可以把傳回艙下降的速度從200米每秒下降到90米每秒。

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這時候傳回艙也下降到距離地面差不多還有8公裡的高度了,就會抛掉減速傘,把面積達到1200平方米的主傘打開,在主傘的作用下,傳回艙下降的速度從90米每秒下降到8米每秒。這基本上就是降落傘減速的極限了,這樣的速度還是有點快。

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是以研究人員給飛船傳回艙的底部安裝了4台反推發動機,當傳回艙在距離地面大約還有1米時,就會啟動這4台反推發動機,給傳回艙提供一個向上的推力,進行最後的減速過程,把傳回艙下降的速度降低到1-2米每秒,完成着陸的緩沖。從畫面中看到的火光四射、煙塵滾滾,其實就是反推發動機在工作了。

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此前,我們分享過中國、俄羅斯的飛船都是在陸地着陸,而美國的飛船則在海面着陸。如果神舟載人飛船在最後階段不啟動反推發動機進行最後的制動減速,飛船傳回艙以7-8米每秒的速度落地的話,對航天員的影響是比較大的。是以,反推發動機的啟動也是非常關鍵的。

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而美國的飛船在傘降的過程中,速度也還是稍微有點快,但是他們不需要安裝反推發動機,因為他們的飛船直接掉到海面,而海面本身就能起到緩沖的作用。由于美國的飛船沒有安裝反推發動機,是以在着陸瞬間就沒有出現火光了。

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帶回31.5公斤太空特産

神舟十七号航天員乘組太空出差6個月時間,在這6個月時間内,3名航天員完成了一系列任務,包括進行了2次出艙活動,對中國空間站太陽翼進行了艙外修複。除此之外,他們還進行了一系列科學研究。

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在乘坐神舟十七号飛船返航時,還帶回了31.5公斤太空“特産”:中國空間站第六批空間科學實驗樣品。據報道,這次帶回來的空間科學實驗樣品涉及到23項科學實驗項目,包括32種生命實驗樣品以及18種材料樣品。

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