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神舟十四号返回舱亮相:外部被烧得面目全非,返航时经历了什么

作者:璀璨科学

在1992年,大陆载人航天工程正式立项实施,在过去这30多年时间内,我们已经圆满完成了“三步走”的战略任务,已经全面建成中国空间站,现在我们的空间站已经进入应用、发展阶段。

神舟十四号返回舱亮相:外部被烧得面目全非,返航时经历了什么

在2023年12月29日上午,中国载人航天工程成就展在上海新国际博览中心开幕,展览时间为50天,也就是从2023年12月29日到2024年2月16日。

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这次成就展全面系统回顾了中国航天30多年来自信自强、奋斗圆梦的辉煌历程,在展览会现场,不仅有天和号核心舱1:1模型、空间站组合体1:4模型,以及包括长征系列多款火箭模型,还有舱外航天服以及神舟十四号载人飞船返回舱、环境控制与生命保障设备等实物,新一代载人飞船以及月面着陆器等载人登月任务主要飞行产品模型也进行了展览。

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如果来到现场,我们可以看到“天宫”空间站组合体1:4模型,可以体会到从地球望向空间站的浩瀚感受,还可以近距离看到神舟十四号飞船返回舱的真实面貌。与其他的展品相比,神舟十四号飞船返回舱的外部看起来没有那么“白白净净”,而是布满被烧蚀过的棕褐色痕迹,有一些区域甚至看起来是黑不溜秋、面目全非。

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空间站组合体、火箭、新一代载人飞船、月面着陆器等产品都是以模型的形式进行展览,而神舟十四号飞船返回舱则是曾经执行过太空飞行的实物,所以非常珍贵。

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一般情况下,飞船在出厂时也是“白白净净”的,在太空中飞行时也是“白白净净”,此前我们曾经看到过神舟十七号飞船航天员从空间站那里拍下了神舟十六号飞船从空间站组合体撤离时的画面,当时在太空中遨游的神舟十六号飞船就是很干净的,并没有变得黑不溜秋。为什么飞船在返回地球以后,返回舱外部就会变得黑不溜秋、面目全非呢?返航过程到底经历了什么?

神舟十四号返回舱亮相:外部被烧得面目全非,返航时经历了什么

返航时经历了什么

其实,不仅神舟十四号飞船返回舱外部变得黑不溜秋、面目全非,之前的神舟十二号、神舟十三号、神舟十五号、神舟十六号飞船在返回地球以后,返回舱外部一样是如此。因为飞船返回地球过程是很复杂的,可以说是惊心动魄的,外部会被熊熊大火包围着。

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整个飞船返回地球的过程大致是这样的。

当载人飞船从空间站组合体撤离以后,首先就是要进行进行返轨分离和返回制动,也就是调整一下飞行姿态,然后减速。

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在撤离空间站组合体时,飞船组合体的推进舱还在尾部,为了利用飞船推进舱的推力减速,就需要调整飞船的姿态,让飞船的推进舱调转到飞船前进的前方,然后启动推进舱获得一个推力进行减速。

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而在姿态调整的过程中,飞船还会根据飞行的实际情况抛掉轨道舱,只留下推进舱和返回舱这两个舱段。

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随着推进舱的发动机启动,飞船获得了一个向后的推力,飞船速度就会很快降下来,在地球引力的作用下,它的飞行高度也会下降,慢慢地就会进入返回地球的轨道。

当飞船推进舱、返回舱组合体的高度还有145公里左右时,返回舱就会和推进舱分离,只留下返回舱。

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由于此时飞船返回舱返回地球的速度还比较快,再加上当它穿过了卡门线以后就会进入地球大气层,空气密度就会越来越大,气动加热效应就会越来越强烈。这就导致飞船返回舱的外部温度非常高,达到上千℃。从外部看过去,飞船返回舱就像是一个从天而降的熊熊火球。

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此前,我们的航天员王亚平就曾经提到了飞船返回地球的感受,她表示坐在飞船内,透过舷窗会看到返回舱外部烧得通红,就像是《西游记》里的炼丹炉那样。而这个过程中,飞船返回舱还会出现短暂的失联,也就是我们所说的“黑障”,这个过程大致持续5分钟。

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随着飞船高度不断下降,速度也会越来越慢,这时候气动加热效应就会逐渐消失,燃烧现象也会结束。随着外部温度下降到一定程度以后,飞船就会穿过“黑障区”,与地面指挥中心的联系也会恢复。

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由于飞船返回舱在下降时速度还是有点快,还达不到安全着陆的要求,这时候还需要进一步减速,也就是需要打开面积巨大的降落伞。返回舱会在距离地面大约还有10公里的高度时就会打开降落伞,借助面积达到1200平方米的巨大降落伞的减速,飞船返回舱的速度还会继续下降。

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当飞船返回舱下降到距离地面还有1米时,返回舱就会启动反推发动机获得一个向上的推力,最终飞船返回舱稳稳地降落到地面。

从飞船返回地球的过程来看,虽然只有几个步骤,但是每一个环节都非常重要,都不能出现差错。