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神舟十二号飞船成功返回,过程一切顺利!但有些阶段其实惊心动魄

上天三个月的神舟十二号载人飞船终于返回了。据来自《央视新闻》直播节目的信息,北京时间9月17日下午1:35,神舟十二号载人飞船返回舱已经安全降落到东风着陆场,返回过程一切顺利,聂海胜,刘伯明,汤洪波三名航天员身体健康,精神良好。

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神舟十二号载人飞船是于今年的6月17日携带三名航天员升空并进入天和号空间站核心舱工作的,航天员在空间站组合体中驻留了90天,刷新了我国航天员太空驻留时间的纪录。在这期间,宇航员们完成了空间站必要部件搭建和部分科研实验任务,其中包括空间站进驻、货船及核心舱物资收纳管理、科研设备在轨开机调试和设置,宇航员身体生理指标监测等,执行的两次出舱活动中安装了全景相机、机械臂脚蹬支架、空间站舱体外部扩展泵组等,任务完成得十分圆满。

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按原定计划,神舟十二号载人飞船和三名航天员于9月17日返回,所以在北京时间9月16日8:56,神舟十二号飞船与空间站天和核心舱执行了分离操作,之后又完成了更换对接口的绕飞及径向交会试验,于13:38完成,成功验证了径向交会技术,为后续神舟十三号和天舟三号等的飞行任务奠定了重要技术基础,之后才真正踏上了回家的路。

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神舟十二号载人飞船所在的天和号空间站核心舱的位置,在地球表面以上400公里的高处,要从那里返回地球可是个技术活,它返回过程是如何的呢?我们先来看一下。

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在神舟十二号飞船和空间站分离之后,一般需要经过15圈左右的飞行来调整降落高度和降落,距离长达近70万公里,这一过程被叫做制动离轨阶段,高度会由400公里下降到100多公里,飞船会通过调姿、制动、减速等操作从原飞行轨道进入返回轨道,飞行姿态会由水平方向逆时针转动90°,由轨道舱在前、推进舱在后的状态变为横向飞行状态,之后轨道舱与返回舱分离,推进舱和返回舱组合体又变成推进舱在前、返回舱在后的飞行状态,这时就进入了飞船返回时的减速变轨阶段,飞行速度从每秒7.9公里左右开始下降。

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这一阶段这是飞船的刹车阶段,会启动推进舱的变轨发动机点火工作,产生与飞船飞行方向相反的作用力,飞船速度降低,轨道也同时降低,进入返回轨道。

在这一轨道上会经过一段时间的惯性滑行阶段。这个阶段中飞船会自由下降段,有个重要操作是推进舱和返回舱分离,其高度大约是地面以上145公里,之后推进舱会再入大气层销毁,返回舱则调整姿态,即建立飞船再入大气层的攻角姿态,底面以一定的角度正面迎向大气层,而且返回舱不能因与大气的撞击而翻滚,不然返回舱会全方位于大气层摩擦生热,危及到内部的航天员人身安全,所以这需要十分精确的控制技巧,寻找到非常恰当的再入角度并能保持才可以。

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之后飞船会进入再入大气层的阶段,高度一般为80~100公里,这个阶段也被认为是最危险的阶段,飞船要承受气动加热,航天员要承受再入过载,而且处于地面雷达监测时的“黑障”阶段,因为返回舱与空气剧烈摩擦的时候底部会产生数千℃的高温,与之摩擦的气体也会瞬间变成高温等离子气体层,其对电磁波有屏蔽效应,所以返回舱无法接收到地面指令,而地面也接收不到返回舱发送的无线电信号,所以这一阶段只能依赖飞船的自主飞行,整个过程可谓惊心动魄,只有在到达距地面35公里高处的时候,地面雷达才能重新监测到飞船的行踪。

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这一段的飞行速度会渐渐变慢到每秒200米左右,之后飞船返回舱将进入到着陆阶段,大约在10公里高度时,返回舱上的静压高度表启动回收着陆程序,主伞舱盖弹射掉后拉出引导伞和减速伞,速度变慢到每秒80米左右时拉出主降落伞,同时拉出短波通信机建立与地面的联系,返回舱速度继续变慢,接着会抛掉防热大底,返回舱上的推进剂燃料等会被抛洒吹除,但反推发动机中会保留,之后即将进入接触地面的阶段。

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↑神舟飞船返回舱打开减速伞

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↑神舟十二号飞船返回舱打开主降落伞

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↑神舟十二号返回舱抛洒推进剂

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这个时候的速度只有每秒8米,但仍然是人体难以承受的下落速度,所以在返回舱下降至高度约1米时,着陆反推发动机启动,返回舱减速到每秒2米左右的速度着陆,航天员承受的惯性力大约相当于从1~2米处跳下时的冲击力,而且飞船内部还有缓冲座椅,航天员落地时的力量还会通过它得以缓冲,所以是很安全的。

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↑神舟十二号返回舱反推发动机启动时溅起的烟尘

返回舱着陆后,上面的闪光灯、着陆搜寻信标机和国际救援示位标都将启动,向外传递位置信息,并根据着陆点的状况及风速决定是否脱掉主伞,因为如果风太大的话,有可能会将主伞吹起,带动返回舱到处跑,这时候就要让主伞脱落,这需要航天员手控操作脱伞指令,如果没风就不用脱伞,静待回收人员到来就可以了!

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此次神舟十二号降落的地点是东风着陆场,降落地点十分精准降落,附近环境和搜救条件良好,无风或微风,主降落伞并未分离,返回舱落地之后几乎同时就有搜救直升机到达现场,搜救人员5分钟内已到达现场,任务完成十分完美。

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这也是该着陆场首次执行载人航天着陆任务,这里曾经是四子王旗着陆场的备用着陆场,但今后这里很可能会成为我国载人航天的主着陆场,因为距离酒泉卫星发射中心和东风航天城都比较近,人力物力齐备,能够更方便快捷地执行任务。

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参考资料:

《央视新闻》9月17日直播节目《返回地球!神舟十二号乘组返回东风着陆场》

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