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神舟十二号返回地球,整个过程看似轻松,但背后难度却超乎想象!

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科普观 2021-09-17 20:27

伴随着神舟十二号的返回,我国三名在太空出差长达3个月时间的宇航员,也终于顺利回到了祖国母亲的怀抱。对于坐在电视机前的我们来说,整个返回的过程,可能看似是非常简单轻松的。

但事实上却并非如此,当你真正弄懂航天器返回的过程之后,你才会发现,航天器返回过程背后的难度,其实是超乎我们想象的!

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新挑战:东风着陆场!

首先来说,神舟十二号是首次从我国空间站返回地面,而根据相关最新的报道称,返回舱也将首次在东风着陆场完成着陆工作。

这些第一次,都是返回舱需要面临的严峻挑战。

在这里很多人可能不免会有疑问,神舟十二号为什么要选择东风着陆场,作为新的着陆场呢?

在这里我们有必要弄清楚一点的是,东风着陆场其实是副着陆场,而此前的内蒙古中部四子王旗地区,依然是是主着陆场。

不过副着陆场也并非意味着它不重要,相反对比主着陆场来说,这个副着陆场的地势更加平坦开阔,测控设备能够达到更充分的利用,成功返回的机会也会更高。因此,一旦开创了从东风着陆场返回的先河,那未来可能还会有更多的返回舱再次着陆。

但是,对神舟十二号来说,在东风着陆场着陆,难度也同样很大。

其中最大的难点在于,此次是从天宫空间站返回地球的。

由于空间站的轨道高度不固定,是会随着不同时间节点变化的,而此前则都是从固定轨道返回地球,这就要求神舟团队必须改进返回算法,以适应变更后的返回轨道,提高返回舱返回的成功率。

另外一个难点则跟东风着陆场的地形地貌息息相关,由于东风着陆场地处于沙漠和戈壁上,地形异常复杂,因此在返回舱成功着陆后,对应搜救人员的搜救难度会比此前更高。

当然,除了这些需要面临的“新挑战”以外,返回舱返回地球还需要面对两大“老挑战”。

“哥伦比亚”号的事故

这里我们先来回顾一个曾经震惊世界的航天器返回失败案例。

时间回到2003年,正当全美公民在电视机前期待着“哥伦比亚”号的成功返回时,意外却突然发生了。

由于航天飞机在返回的过程中,其外部的燃料箱表面,突然有一块泡沫材料发生了脱落。而这块泡沫材料又恰巧砸到了机翼,机翼受损又直接导致了热防护系统的损坏,而由此造成的一系列连锁反应,也瞬间得到放大。因此整架航天飞机在短短几秒钟的时间里,就瞬间爆裂解体。

伴随着航天飞机的爆裂解体,暴露在大气内的机舱,因为剧烈的摩擦导致其温度迅速攀升,最后,机舱直接被高达1400℃的高温笼罩了起来,而“哥伦比亚”号里的7名机组人员,也因为无法逃离而全部壮烈牺牲。

当然,像这样的意外事故还有,从中我们能够得到一个结论,航天器返回地球这件事,绝对不是闹着玩儿的。稍有不慎,哪怕是一个十分微小的错误,都极有可能导致“机毁人亡”的悲剧上演!

卡门线

神舟十二号返回舱返回地球时,需要面临的最大考验就是穿越地球大气。

距离地表100公里处被称为卡门线,卡门线是界定太空的最低标准,也就是说进入卡门线,就意味着返回舱正式进入了大气层。虽然只有短短100公里的距离,但也正是这短短的100公里,却成为了关乎返回舱机组人员生死存亡的关键。

正常来说,返回舱进入卡门线的速度是接近第一宇宙速度的,也就是大约7.9km/s,返回舱以这样的速度进入大气时,空气粒子会强烈撞击返回舱的表面,在这个过程中,返回舱的表面将会产生,最高超过2000℃的高温。

在这样的高温之下,像铁这种熔点只有1500多度的金属,就算几秒钟的时间可能也都挺不过去。因此返回舱所用的材料,就必须是高度耐热的烧蚀材料,这样才能保护返回舱不被烧毁。

黑障区

当然,进入大气不被烧毁只是返回舱成功返回地球的前提,在这样的前提之下,返回舱还需要面对一个最危险的挑战。那就是返回舱和大气摩擦时,是会产生等离子气体层将其包裹的,而这层包裹着返回舱的等离子气体层,是具有电磁屏蔽作用的。

因此,从进入大气80公里左右,到下降至35公里高空期间,地面与返回舱内的航天员都无法取得联系。这个区间也被称为“黑障区”。

由于地面无法与返回舱取得联系,“黑障区”也就成了返回舱最令人揪心的一段返程。不过,成功度过“黑障区”也并不意味着返回舱就安全了,因为此时返回舱的速度依然是非常高的。

只有成功减速,返回舱才能安全着陆,但如果在这中间,某个环节出现了问题,即便是一丁点儿的问题,返回舱内的宇航员需要付出的,可能也会是生命的代价。

总结

仅从这里来看的话,我们也能轻易感受到神舟十二号返回舱地球,到底有多困难。但是在这里,你需要知道的是,神舟十二号返回地球所要克服的困难,是远不止这些的,就拿返回舱返回地球的轨道来说,就需要用到诸多的算法来精确制导。

在这里,大川不禁想到了这样一句老话:外行看热闹,内行看门道。

在我们看神舟十二号顺利返回“凑热闹”的同时,更多的其实应该是对我们生活在这样一个,拥有强大航空力量的国家,而感到自豪。

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