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技不如人?神舟十七着陆瞬间冒火光:烟尘滚滚,美国飞船为何不会

作者:璀璨科学

神舟十七号飞船着陆现场的高清大图来了!相信很多朋友都看到了神舟十七号飞船返航时的画面,从再入大气层时进入黑障状态短暂失联,再到打开引导伞、减速伞、主伞,最后在着陆到地面的瞬间,飞船底部还冒出了耀眼的火光,现场突然就出现了烟尘滚滚的情况。

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这样的情况在之前的那些神舟载人飞船返航时也出现过,都是在着陆的霎那间就出现火光,伴随着火光的出现,着陆点的灰尘也被掀起。而这样的场景,在美国飞船返航时却不存在。这到底是怎么回事?难道是我们的飞船返航技术技不如人,不如美国的先进吗?

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在人类航天历史上出现过2种类型的载人航天器,其中一种就是神舟载人飞船、联盟号载人飞船、载人龙这样的航天器,还有一种则是已经退役的航天飞机。从设计理念来看,航天飞机确实是有很多明显的优势。

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第一个优势就是航天飞机载重能力相当强大,能够将超过20吨的载荷送上太空,著名的哈勃望远镜就是由航天飞机运输到太空的,而且在运行期间,航天飞机还多次对哈勃望远镜进行在轨维修、维护。

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第二个优势就是航天飞机不仅可以重复使用,在返回地球时像固定翼飞机那样在空中滑翔,然后在跑道上降落。航天飞机这样的返航技术是不会出现冒火光的情况的,也不会出现烟尘滚滚的情况。

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不过由于种种原因,航天飞机在10多年前就已经退役了,现在中国、美国、俄罗斯的载人飞船在返航时都是经过一系列的舱段分离、再入大气层、打开降落伞,最后降落到着陆场。不同之处就在于美国的载人飞船是选择在大海降落,而中国、俄罗斯的载人飞船都是在陆地着陆场降落。

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飞船是怎么返航的

神舟载人飞船、联盟号载人飞船、载人龙飞船在发射升空时,都是用大推力运载火箭垂直发射升空的,在进入轨道后再进行轨道调整,然后与空间站组合体进行交会对接。在返航时,则不是像发射那样垂直返航,整个过程还是比较复杂的。

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第一步,当飞船从空间站组合体撤离后,并不会马上返回地球。以神舟十七号飞船为例,它需要环绕地球飞行5圈,随后进行飞行姿态的调整,第一次是整艘飞船逆时针旋转90度,改为横向飞行,这时候就会抛掉轨道舱,只留下返回舱、推进舱组合体。

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返回舱、推进舱组合体还需要进行一次飞行姿态的调整,继续逆时针旋转90度,经过2次的姿态调整后,返回舱、推进舱组合体的推进舱就已经处于飞船前进的前方了,这时候就可以启动推进舱的发动机了。

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借助推进舱的发动机进行制动减速,把返回舱、推进舱组合体的飞行速度降下来。随着返回舱、推进舱组合体飞行速度下降,它们的高度也随之下降,接下来就要开始为再入大气层做准备。

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第二步,返回舱、推进舱组合体在制动减速的情况下,飞行高度从大约400公里的圆形轨道下降到140公里的轨道,这时候返回舱就会和推进舱进行分离了,推进舱也被抛掉留在近地轨道,而返回舱则继续下降高度。

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第三步,当返回舱下降到100公里左右的高空时,就会开始进入大气层了。虽然经过推进舱的制动减速,但是返回舱下降的速度还是很快的,在高速重返地球大气层时,返回舱外部的气动加热效应很强烈,所以返回舱外部的温度也会持续上升。整个飞船返回舱就像被熊熊大火包围着。在这期间,飞船返回舱还会出现短暂失联的情况。

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第四步,随着返回舱不断下降高度,距离着陆也越来越近了,由于返回舱下降的速度相当快,所以还需要进行一系列的减速才能实现安全着陆。在返回舱内有降落伞,在距离地面大约还有10公里时,就要打开降落伞了。相信很多朋友都看到了神舟飞船返回时的场景,飞船上方那个巨大的红白色相间的伞就是返回舱的主伞,它的面积达到1200平方米,几乎相当于3个篮球场那么大。

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而这个巨大的主伞并不是一下子就打开的,而是先打开引导伞,然后由引导伞把减速伞拉出来,减速伞可以把返回舱下降的速度从200米每秒下降到90米每秒。

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这时候返回舱也下降到距离地面差不多还有8公里的高度了,就会抛掉减速伞,把面积达到1200平方米的主伞打开,在主伞的作用下,返回舱下降的速度从90米每秒下降到8米每秒。这基本上就是降落伞减速的极限了,这样的速度还是有点快。

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所以研究人员给飞船返回舱的底部安装了4台反推发动机,当返回舱在距离地面大约还有1米时,就会启动这4台反推发动机,给返回舱提供一个向上的推力,进行最后的减速过程,把返回舱下降的速度降低到1-2米每秒,完成着陆的缓冲。从画面中看到的火光四射、烟尘滚滚,其实就是反推发动机在工作了。

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此前,我们分享过中国、俄罗斯的飞船都是在陆地着陆,而美国的飞船则在海面着陆。如果神舟载人飞船在最后阶段不启动反推发动机进行最后的制动减速,飞船返回舱以7-8米每秒的速度落地的话,对航天员的影响是比较大的。所以,反推发动机的启动也是非常关键的。

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而美国的飞船在伞降的过程中,速度也还是稍微有点快,但是他们不需要安装反推发动机,因为他们的飞船直接掉到海面,而海面本身就能起到缓冲的作用。由于美国的飞船没有安装反推发动机,所以在着陆瞬间就没有出现火光了。

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带回31.5公斤太空特产

神舟十七号航天员乘组太空出差6个月时间,在这6个月时间内,3名航天员完成了一系列任务,包括进行了2次出舱活动,对中国空间站太阳翼进行了舱外修复。除此之外,他们还进行了一系列科学研究。

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在乘坐神舟十七号飞船返航时,还带回了31.5公斤太空“特产”:中国空间站第六批空间科学实验样品。据报道,这次带回来的空间科学实验样品涉及到23项科学实验项目,包括32种生命实验样品以及18种材料样品。

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