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相信很多网友都看了神舟十九号飞船返航时的画面,从公布的画面中,我们可以看到飞船再入大气层时在雷达等设备上的画面,也看到飞船返回舱在高空中伞降时的场景,还可以看到飞船返回舱在着陆的瞬间,底部突然就冒出火光,返回舱周围还掀起了烟尘。
细心的网友还可能会发现,当飞船返回舱下降到大约6公里时,在飞船底部突然有一块很大的东西掉了下来。这是怎么回事?是不是飞船出现了什么问题?
飞船返航的过程是怎么样的
神舟十九号飞船的撤离、返航过程是很复杂的,并不是从空间站组合体撤离后就马上再入地球大气层进行着陆。
首先,当神舟十九号飞船从中国空间站的节点舱前向端口撤离后,先后在19米、200米的停泊点停泊。
紧接着,神舟十九号飞船慢慢开始远离空间站组合体,在远离空间站组合体的过程中,飞船需要完成180度的掉头,变成正飞的姿态,也就是从推进舱在前变成轨道舱在前的飞行姿态,然后继续环绕地球飞行5圈。
在环绕地球飞行的过程中,飞船也需要进行一系列的飞行调整,并且寻找重返地球的时间窗口。在完成5圈的环绕地球飞行后,飞船就开始要重返地球了。在重返地球的50分钟内,飞船需要完成一系列的操作。
第一步,就是在大约390公里的高度,飞船需要完成姿态的调整、舱段的分离,这个过程大约耗时120秒。在第一次姿态的调整中,飞船会进行水平方向旋转90度,调整到位后,轨道舱就会进行分离了,只留下返回舱和推进舱的组合体。
接下来就是进行第二次飞行姿态的调整,飞船需要继续进行水平方向旋转90度,这时候,飞船推进舱就在前面了,返回舱在后面。这时候,飞船的推进舱还会翘起来,有一个俯仰角。在启动推进舱的发动机后,飞船组合体的飞行速度就会下降了。与此同时,飞船侧面的姿态控制发动机也会启动来确保飞行姿态的稳定性。
返航前的制动减速时间也不会很长,一般就是持续150秒到180秒而已。虽然持续的时间不长,但是飞船的速度可以下降,这样一来飞行高度也会下降。当飞船组合体下降到距离地面大约还有145公里时,推进舱就会和返回舱进行分离了,返回舱独自重返地球。
第二步,再入大气层。当飞船返回舱下降到大约还有100公里时,就会穿过我们所说的卡门线。虽然在此之前飞船的推进舱启动发动机进行减速了,但此时飞船的速度还很快,接近7公里每秒。返回舱以这么快的速度再入大气层,在气动加热效应的作用下,外部温度急剧上升,返回舱就行一个火球那样从天际划过。
而且,当飞船返回舱下降到大约80到40公里的高度时,由于外部温度很高,超过1000℃,所以飞船外面会形成一个等离子壳。在这期间,飞船返回舱就会进入我们所说的“黑障区”,飞船和地面的通讯会短暂失联。这个过程大约持续5分钟,当飞船返回舱速度越来越低以后,温度就会越来越低,燃烧的现象就会消失。等飞船飞出“黑障区”的时候,速度已经下降到大约200米每秒,也就是700多公里每小时的时速。
第三步就是伞降。这时候飞船继续下降高度,当距离地面还有差不多10公里时,空气密度已经足够大了,可以使用伞来进一步降低下降速度。飞船返回舱先打开引导伞,紧接着打开减速伞,最后打开主伞。其中主伞的面积达到1200平方米,非常大。
在这些伞的帮助下,飞船下降速度越来越慢,特别是打开1200平方米的主伞后,飞船返回舱下降速度最后可以降低到7-8米每秒。相信很多网友都看到飞船伞降时的画面了。
细心的网友会发现,在距离地面还有大约6公里的时候,返回舱的底部突然有一块东西掉下来,这块东西比较大。这是什么情况?
大家不需要担心,这是正常操作,是飞船返回舱抛掉了底部的防热大底。因为再入地球大气层的时候,飞船外部温度急剧上升到1000多℃,其中底部位于飞船前进的正前方,是“迎风面”,那里的温度是最高的,为了保护飞船返回舱不被高温烧毁,就在底部安装了这样一个防热大底、隔热大底,这些防热大底耐高温能力更强,保护返回舱底部的反推发动机不被烧毁。
而随着飞船穿过了“黑障区”后,温度快速下降,这时候防热大底的使命就已经完成了。由于之前防热大底包裹着飞船的底部,如果不抛掉防热大底的话,返回舱底部的反推发动机就没法裸露出来。所以在下降到一定的高度后就要抛掉防热大底,将发动机暴露出来。于是,从画面中我们就看到飞船底部掉了一块很大块的东西。
第四步,最后的减速。由于返回舱在降落伞的帮助下,下降速度只能降低到8米每秒左右,所以为了让飞船能够继续降低着陆的速度,在距离地面差不多还有1米的时候就会启动底部的反推发动机。
底部反推发动机强大的推力给返回舱提供一个向上的推力,可以将返回舱下降速度降低到1-2米每秒,然后稳稳地降落到地面。
由于反推发动机推力巨大,在着陆瞬间底部看起来就像冒火光那样,底部的灰尘也会被吹起来,所以现场就出现了烟尘滚滚的情况。
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