摘要:在4月24日发射升空的神舟二十号飞船原计划在11月5日返回地球的,但是在临近返回地球的时候,飞船疑似遭到空间微小颗粒的撞击,返航时间就推迟了。经过科学家们的风险评估后,最终安排神舟二十号航天员乘组换乘神舟二十一号飞船返回地球。
在4月24日发射升空的神舟二十号飞船原计划在11月5日返回地球的,但是在临近返回地球的时候,飞船疑似遭到空间微小颗粒的撞击,返航时间就推迟了。经过科学家们的风险评估后,最终安排神舟二十号航天员乘组换乘神舟二十一号飞船返回地球。
神舟二十一号飞船在10月31日发射升空,原本计划飞行6个月左右,但是由于神舟二十号飞船遇到突发情况了,神舟二十一号飞船需要提前返航,将神舟二十号航天员乘组送回地面。在11月14日,神舟二十一号飞船顺利返航,神舟二十号飞行任务乘组陈冬、陈中瑞、王杰安全回到地面。
虽然我们现在发射载人飞船的频率越来越高,大家都觉得飞船的发射以及返回地球已经是常态化的事情,但是还是有非常多的网友很关注我们航天员的情况,都会观看每次发射任务以及飞船返回地球的直播画面,就算没有时间看直播也会去看看相关的回放画面。特别是神舟二十号飞船遇到突发情况,这段时间大家都在关注神舟二十号航天员的返航情况。从画面中,我们可以看到飞船从外太空返回地球的过程,那个场景可以说是非常震撼的。
因为飞船从外太空返回地球时,速度会非常快,当飞船返回舱以超过7公里每秒的速度进入地球大气层时,气动加热效应会非常强烈,在这样的情况下,返回舱外部的温度会非常高,很快就会上升到1000多℃。从外面看过去的话,整个飞船返回舱就像被熊熊大火包围着,在飞船返回舱内,航天员可以透过舷窗看到外部被烧得通红,甚至可能会听到噼里啪啦的声响。那种感觉就像在《西游记》的炼丹炉里那样。
如果有一些不了解情况的网友看到飞船一路拖着火花从我们的上空飞过去,可能会很担心航天员的安全,毕竟再入大气层后飞船外部温度会上升到1000多℃,一般的材料是难以承受的。虽然看起来很惊险,实际上也是很惊险,但问题不大,大家不需要担心。
首先,飞船返回舱的结构设计很特别,飞船返回舱底部朝前,也就是在前面“推”开空气。而返回舱底部安装了特别研制的防热大底、隔热大底,这些防热大底、隔热大底可以承受极高的温度,再入大气层时可以起到保护返回舱的作用。除此之外,飞船返回舱外部也会涂上烧蚀材料、隔热材料,这些材料在经受高温灼烧的时候也会升华、脱落,这个过程中也会带走大量热量。通过这些措施,就能保护返回舱不被高温烧毁了。
高温灼烧的过程不会一直持续,这个过程主要出现在距离地面大约80-40公里的高度,随后温度就会越来越低了。在这个过程中飞船返回舱的速度也会越来越低。当飞船下降到大约10公里的高度时,此时速度已经下降到200米每秒左右,飞船就要进行伞降了,不然就没法进行安全着陆的。
相信很多网友都看到我们的神舟载人飞船、俄罗斯的联盟号载人飞船以及美国载人龙飞船伞降的画面。虽然都是伞降,但是不同国家的伞降过程会有所差异,像神舟载人飞船、联盟号载人飞船都是单个伞进行伞降的,而美国载人龙飞船则是同时打开四个伞进行伞降。
看到这样的差异,可能有一些网友认为美国的载人龙飞船使用4个伞进行伞降,要比我们更加先进、更加安全、更加可靠,认为是我们的技术不如美国。其实不是这样的,飞船返回舱使用单个伞还是多个伞进行伞降,需要考虑多方面的因素,事实上,多个伞进行伞降和单个伞进行伞降,在技术方面来看的话,可以说是都有优点和缺点,并没有哪一种方式是最完美的,最适合的方式才是最好的。我们看下单个伞和多个伞进行伞降的对比。
我国的神舟载人飞船返回舱、嫦娥五号、嫦娥六号探测器返回器,以及俄罗斯的联盟号载人飞船返回舱都是只打开已经主伞进行伞降就可以了。
单个伞的好处很多,其中一个就是伞降系统相对比较简单,设计没那么复杂的情况下可靠性自然也会高一些,依次打开引导伞、减速伞、主伞这些伞,引导伞先打开,随后拖出减速伞,最后拖出主伞,主伞面积高达1200平方米。也是由于只有一个主伞,所以在打开降落伞的过程中不会出现伞绳相互缠绕的情况,更不会出现多个伞不同步开启的情况。
大家也不要小看这一个主伞,虽然只有一个伞,但是它的面积足够大,达到1200平方米,这么大的伞可以让飞船返回舱的下降速度降低到7米每秒左右。我国神舟载人飞船、俄罗斯的联盟号载人飞船以及其他一些探测器返回器都使用单伞模式进行伞降,我们已经使用了几十年时间,可靠性得到了保证。
那在进行伞降的过程中,飞船只打开一个主伞进行伞降,如果这个主伞没法正常打开,或者主伞出现破损的话,飞船返回舱是不是就不安全了?其实不是这样的,大家不要只看到我们只打开一个主伞进行伞降,实际上,我们的飞船返回舱还有一套备用伞的。如果主伞在伞降的过程中破损,或者没法正常打开,那这套备用的主伞就会打开。这样一来的话,哪怕主伞出现问题,飞船也是可以安全软着陆的。所以大家也不需要太担心。
可以看得出,单个伞进行伞降的话,设计结构简单,出现故障的概率就很低,可靠性会比较高,毕竟这已经使用了几十年的技术了。当然,单个伞进行伞降也不是十全十美的,也会一些不足之处。例如,在只有一个伞进行伞降的情况,飞船返回舱伞降过程稳定性没那么高,如果被风吹的话,飞船返回舱可能就会出现一定幅度的摇摆。
使用多个伞的情况,就不需要另外准备备份伞了,因为每个伞都是相互备份的,就算其中有一个伞出现破损,飞船也是可以正常安全着陆的。而且多个伞进行伞降的时候,就算有一些风吹,返回舱的稳定性也不会很差,飞船返回舱在空中摇摆的幅度不会很大。也是由于有好几个伞,每个伞都分摊了力量,所以每一个伞的面积、体积都可以小一点。这样一来的话,对降落伞的材质、制造工艺的要求就没有那么高。
多伞进行伞降有这么优势,但弊端也是比较明显的。因为是多个伞,每个伞都有很多伞绳,在伞降的时候,这些伞要同时打开,这个过程可能会出现伞绳相互缠绕的情况。由于是多个伞需要同时打开,所以伞降系统的设计、制造也会比较复杂。
总之,不管是单个伞还是多个伞,都是有优点、缺点的,至于选择哪一种伞降模式,需要考虑到很多方面因素,其中一个就是返回舱的重量。如果返回舱很重的话,多个伞会比较好,因为一个伞的话,面积需要非常大,对制造伞的材料、工艺有更高的要求。
嫦娥五号、嫦娥六号探测器返回器比较小,一个伞就足以进行安全着陆了,神舟载人飞船、联盟号载人飞船返回舱的重量也不是特别大,只能搭乘3名航天员,一个伞也可以了。美国的载人龙飞船就比较重,最多情况下可以同时搭乘7名宇航员,一个伞显然是没法满足载人龙飞船的返航的。所以他们就选择了多个伞来进行伞降。
我国正在研制新一代梦舟载人飞船,最多也可以搭载7名航天员,在这方面和美国载人龙飞船可以说是旗鼓相当的。由于新一代梦舟载人飞船很重,单伞进行伞降也没法满足要求了,所以梦舟载人飞船也是采用多个伞进行伞降的。按照计划,我国将会在2026年发射梦舟一号载人飞船去执行首次无人飞行试验,到时候飞船返回舱从太空返回时,我们看到的场景将会和现在神舟载人飞船返航的情况不同。
来源:璀璨科学一点号