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上海時(shí)間2022年4月16日09時(shí)56分，神舟十三號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。

從與空間站天和核心艙分離到返回地面，全程僅用9個(gè)多小時(shí)，這是我國(guó)載人飛船首次以快速返回模式返回月球。這么，哪些是“快速返回模式”？飛船安全返回要把握什么“度”？明天神舟十三號(hào)返回地球，就讓我們一上去了解下吧！

神舟十三號(hào)返回艙主降落傘打開后緩緩降落李昀錫攝

航天員安全順利出艙

哪些是“快速返回模式”？

這次快速返回仍然采用完全中國(guó)創(chuàng)造、體現(xiàn)中國(guó)智慧與智能的自適應(yīng)預(yù)測(cè)制導(dǎo)方式。通過對(duì)飛行任務(wù)風(fēng)波進(jìn)行合理剪裁和調(diào)整、壓縮操作時(shí)間，將返回所需時(shí)間由往年的11個(gè)飛行圈次壓縮至5個(gè)飛行圈次。

施行快速返回，可進(jìn)一步提升返回任務(wù)執(zhí)行效率，減短地面飛控施行時(shí)間，提升航天員返回舒適度。

空中鳥瞰返回艙，艙體直立李昀錫攝

安全返回三個(gè)“度”

載人航天，人命關(guān)天。神舟十三號(hào)返回月球可以說是過程復(fù)雜、驚心動(dòng)魄，它要依次經(jīng)過軌返分離、推返分離、再入、過黑障區(qū)、開降落傘、開著陸緩沖底盤等關(guān)鍵飛行風(fēng)波及環(huán)節(jié)，返回過程還要經(jīng)過嚴(yán)苛的空間環(huán)境和軌道條件的考驗(yàn)。在技術(shù)人員的悉心設(shè)計(jì)下，神舟十三號(hào)牢牢把松開了“三個(gè)度”，即：速率、溫度和精度。確保自己穩(wěn)穩(wěn)落地、安全回去。

速率控制恰到用處

神舟飛船在軌道上運(yùn)行的速率大概為7.8千米/秒神舟十三號(hào)返回地球，接近第一宇宙速率。在這么快的速率下，要確保航天員的安全，就必須對(duì)返回月球時(shí)的最終著陸速率進(jìn)行控制。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，技術(shù)人員在飛船研發(fā)階段舉辦大量試驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)判讀，保證飛船在著陸過程中逐漸增加速率，那就是返回前由推動(dòng)艙軌控底盤施行剎車，減少軌道能量和軌道高度，確保飛船順利再入大氣層；返回艙具有特定氣動(dòng)外型，步入大氣層后借助空氣動(dòng)力形成的阻力和升力減速；返回艙運(yùn)動(dòng)至距地面附近時(shí)打開降落傘，進(jìn)一步增加速率；著陸頓時(shí)開啟返回艙頂部的著陸緩沖底盤，最終將落地速率增加到航天員可適應(yīng)的范圍內(nèi)。

室溫控制“火候適中”

返回艙步入大氣層后，將與空氣發(fā)生劇烈磨擦，艙體表面局部氣溫可達(dá)上千攝氏度。為了確保艙內(nèi)氣溫仍然舒適，飛船溫控的主要手段就是借助防熱結(jié)構(gòu)對(duì)艙內(nèi)進(jìn)行保護(hù)。因此，科研人員在艙體表面設(shè)計(jì)了防熱鍍層，埋設(shè)有一層碳化物材料，當(dāng)氣溫達(dá)到一定程度時(shí)碳化物材料升華開裂，帶走大量熱量。據(jù)悉，返回前會(huì)施行“熱控預(yù)冷”，提早將返回艙氣溫增加少許，使返回艙再入前氣溫有一個(gè)較低的基準(zhǔn)。

精度控制穩(wěn)操勝券

神舟飛船返回就像“萬里中十環(huán)”，對(duì)于著陸精度的要求極高。為使返回艙著陸在指定區(qū)域，就必須對(duì)飛船著陸點(diǎn)的精度進(jìn)行控制。因此，技術(shù)人員為神舟十三號(hào)飛船配備了一套“著陸輕功”。

首先是返回軌道維持，調(diào)整飛船的軌道平面，使飛船星下點(diǎn)軌跡經(jīng)過返回瞄準(zhǔn)點(diǎn)；隨即是返回剎車，通過剎車的速率增量和底盤開機(jī)時(shí)刻，確保再入角和返回航程，為精準(zhǔn)著陸提供保障；最后是返回艙升力控制，步入大氣層后，返回艙通過一系列姿態(tài)機(jī)動(dòng)，巧妙借助空氣動(dòng)力形成的升力，進(jìn)行航向和縱向運(yùn)動(dòng)的控制，精準(zhǔn)調(diào)整預(yù)定的盼頭點(diǎn)，最終精準(zhǔn)著陸。

返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)“落妥”申凱元攝

來源/中國(guó)載人航天

作者/中國(guó)空間技術(shù)研究院李蒙時(shí)小丹