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只差130米!神舟十三號返回預測為何如此精確?

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2022-04-24 16:11
快科技
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  北京時間2022年4月16日09時56分,神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸,三名航天員落地后表示“感覺良好”。

  載人航天,人命關天。神舟十三號返回地球可以說是過程復雜、驚心動魄,要依次經過軌返分離、推返分離、再入、過黑障區、開降落傘、開著陸緩沖發動機等關鍵飛行事件及環節,返回過程還要經過嚴酷的空間環境和軌道條件的考驗。

  值得一提的是,神舟十三號這次的返回預測相當精確,實際落點和預報落點只差了區區130米,可以說是在萬里之外打了個十環。

  為何如此精準?4月24日的中國空間站等你來出差航天思政課上,北京航天飛行控制中心空間站任務副總師李大琪也被問到了這個問題。

  【精度控制穩操勝券】

  據介紹,神舟飛船返回主要靠制動,制動控制量需要精確計算,計算時要充分考慮開傘以后高空風對返回艙運動的影響,制動后要根據測量數據,擇機對預報落點進行修訂,從而逐漸逼近最終落點。

  同時,技術人員還為神舟十三號飛船配備了一套“著陸輕功”。

  首先是返回軌道維持,調整飛船的軌道平面,使飛船星下點軌跡經過返回瞄準點;

  隨后是返回制動,通過制動的速度增量和發動機開機時刻,確保再入角和返回航程,為精準著陸提供保障;

  最后是返回艙升力控制,進入大氣層后,返回艙通過一系列姿態機動,巧妙利用空氣動力產生的升力,進行航向和橫向運動的控制,精準調整預定的著落點,最終精準著陸。

  【溫度控制“火候適中”】

  返回艙進入大氣層后,將與空氣發生劇烈摩擦,艙體表面局部溫度可達上千攝氏度。

  為了確保艙內溫度依然舒適,飛船控溫的主要手段就是依靠防熱結構對艙內進行保護。

  為此,科研人員在艙體表面設計了防熱涂層,敷設有一層燒蝕材料,當溫度達到一定程度時燒蝕材料升華脫落,帶走大量熱量。

  此外,返回前會實施“熱控預冷”,提前將返回艙溫度降低少許,使返回艙再入前溫度有一個較低的基準。

  【速度控制恰到好處】

  神舟飛船在軌道上運行的速度大約為7.8千米/秒,接近第一宇宙速度。

  在如此快的速度下,要確保航天員的安全,就必須對返回地球時的最終著陸速度進行控制。

  為實現這一目標,技術人員在飛船研制階段開展大量試驗驗證和數據判讀,保證飛船在著陸過程中逐步降低速度,那就是返回前由推進艙軌控發動機實施制動,降低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外形,進入大氣層后依靠空氣動力產生的阻力和升力減速;

  返回艙運動至距地面附近時打開降落傘,進一步降低速度;

  著陸瞬間開啟返回艙底部的著陸緩沖發動機,最終將落地速度降低到航天員可適應的范圍內。

  另外,為了進一步提高返回任務執行效率,縮短地面飛控實施時間,提高航天員返回舒適度,神舟十三號還首次實施了快速返回。

  通過對飛行任務事件進行合理裁剪和調整、壓縮操作時間,將返回所需時間由以往的11個飛行圈次壓縮至5個飛行圈次。


THE END
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