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神舟十七凯旋归来!东风着陆场2万平方公里,怎么快速搜寻航天员

作者:璀璨科学

神舟十七号的3名航天员在4月30日返回地球了,结束了为期6个月的太空飞行之旅,回来刚刚好过“五一”劳动节。而在返航前,神舟十七号飞船需要从中国空间站组合体撤离,然后开始环绕地球大约5圈后,再入地球大气层。由于环绕地球的圈数大幅度减少了,所以神舟十七号飞船返回地球的时间也缩短了,这就是快速返回的技术。

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虽然我们可以精确计算出飞船发射的窗口、飞船返回的时间,能够做到飞船快速与空间站组合体自主交会对接,也可以从空间站快速返回地球,但是我们目前的技术却没法做到让神舟十七号飞船100%精准降落到预选的着陆点。

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因为飞船从空间站撤离后,还需要进行一系列的操作,包括飞行姿态的调整、舱段的分离,再入大气层,而再入大气层过程中,会受到空气阻力的影响,特别是在距离地面差不多还有10公里时就会打开降落伞,降落伞的面积达到1200平方米。

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这么大的降落伞在下降的过程中会因为着陆场气流、温度、风力等客观因素的影响而导致实际的着陆点没法精准控制。不过,大家不需要担心飞船在下降过程中会不会漂得很远,还是在东风着陆场范围内。

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也正是由于飞船返航时受到诸多方面客观因素的影响没法精准着陆,每次神舟载人飞船执行完飞行任务返回地球之前,东风着陆场的各方面搜救力量都会展开相关的合练、演练,提前做好准备,迎接神舟飞船的凯旋归来。当飞船返航时,空中、地面的搜救队伍就会提前出发去寻找飞船。一般情况下,当飞船返回舱拖着巨大的降落伞缓缓下降的时候,搜救直升机就已经来到附近了。

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进入空间站时代后,神舟载人飞船都是在东风着陆场降落,而东风着陆场的面积高达2万平方公里,地形地貌很复杂,不仅有沙漠、戈壁滩,还有山地等,再加上飞船返回地球过程中打开降落伞后,会受到风力的影响而偏离预选着陆点,这些搜救队伍是怎么快速找到神舟载人飞船的呢?

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飞船返回舱内都有北斗的导航终端机,即使飞船在太空中飞行,我们也可以掌握飞船的精确位置以及飞行速度。在重返大气层过程中,由于气动加热效应很强烈,返回舱外部温度急剧上升到一两千℃。在这么高温的灼烧下,飞船返回舱外部的气体分子与飞船表面被烧蚀的材料都发生电离,飞船会进入一个“黑障区”,这时候会短暂失联。

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不过这样的失联并不会持续很长时间,也就是几分钟,在这几分钟内,飞船返回舱没法和地面指挥中心取得联系。当飞船高度不断下降后,气动加热效应越来越弱,外部温度越来越低,通讯再次恢复,飞船返回舱再次与地面指挥中心取得联系,这时候工作人员也可以掌握飞船的飞行情况,包括下降速度以及具体位置。

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虽然在进入黑障区时,飞船会短暂失联,但是地面指挥中心的工作人员也有很多技术可以对飞船返回舱进行追踪。例如地面指挥中心的工作人员会使用雷达来跟踪返回舱的飞行情况,从而向东风着陆场的空中、地面搜救队伍预报飞船着陆点的大致位置。

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当飞船返回舱下降到距离地面差不多还有10公里时,就会打开降落伞,由于降落伞面积达到1200平方米,非常大,直升机空中救援队伍已经提前根据地面指挥中心的预报来到着陆点附近了。来到飞船下降的范围内,空中飞行的直升机也会实时跟踪飞船返回舱下降的情况,并将实际的情况分享给指挥中心以及地面的搜救车辆。

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当飞船返回舱降落到地面时,空中、地面的搜救队伍其实都已经来到着陆点附近了,随时准备展开搜救工作。除此之外,返回舱在着陆后,内部的北斗导航终端也会持续发出信号,搜救人员也可以根据这个信号来快速找到返回舱。

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返回舱为何黑不溜秋?

当飞船返回舱降落到地面时,地面的工作人员就会对飞船的情况进行检查,同时也会了解飞船内航天员的一些情况。在做好准备工作后,工作人员才会打开舱门,帮助航天员出舱,而航天员出舱以后并不会马上站起来行走,而是被工作人员抬着走,然后坐在特制的椅子上面休息,慢慢恢复地面的重力环境。

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相信很多朋友都看到了神舟十七号飞船返回舱着陆到地面后的样子,和之前的几艘神舟载人飞船以及嫦娥五号探测器返回器一样,这艘飞船返回舱的外部也是黑不溜秋,感觉就像是被炙烤过那样。实际的情况也确实是如此,飞船在返回地球的过程中,确实经受了高达1000-2000℃高温的灼烧。

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这是因为飞船在环绕地球飞行过程中,它们的飞行速度都非常快,差不多接近地球的第一宇宙速度7.9公里每秒,毕竟只有飞行速度足够快,才不会掉下来。也正是由于飞船飞行的速度相当快,在重返地球进入地球大气层时,气动加热效应就会很强烈,外部温度会急剧上升到一两千℃。在这么高温的灼烧下,飞船返回舱表面的烧蚀材料会脱落带走热量,这也就是为什么飞船返回舱外部会被烧得黑不溜秋、面目全非的原因。