據(jù)中國載人航天辦公室消息,太空三人組為期半年的太空任務(wù)即將結(jié)束。
北京時間4月8號到10號,我國空間站組合體進行了大幅調(diào)整,預(yù)計不久后神舟十三號飛船將脫離空間站,翟志剛、王亞平、葉光富三名宇航員返回地球。
和此前不同的是,此次回航將首次采用快速返回技術(shù),時間從28小時大幅縮短至8小時,不僅提高了航天任務(wù)效率,也增加了三名航天員的舒適度。
那么該項技術(shù)究竟有什么實質(zhì)性優(yōu)勢呢?
為什么能大幅縮短返回的時間?
自發(fā)射升空以來,神舟十三號機組成員已經(jīng)在外太空飛行了近6個月,在軌期間太空三人組開展了一系列的活動,除了對空間站技術(shù)進行深入驗證外,還進行了兩次出艙行走和兩次太空授課,標(biāo)志著我國空間站第一階段的圓滿成功。
由于空間站承載著宇航員全部的生活和科研活動,所以一般空間站的體型都比較大,需要有足夠的空間支持航天員完成相關(guān)任務(wù)。比如我國空間站的天和核心艙全長16.6米,重量更是達到了20多噸,除了核心艙外還有實驗艙以及載人飛船和貨運飛船。
在如此浩大的工程下,我國把空間站任務(wù)規(guī)劃分成了三個階段,第一階段就是對關(guān)鍵技術(shù)進行驗證,保證技術(shù)運行的可靠性。第二階段則是全面建設(shè)階段,我國會發(fā)射神舟十四、十五號載人飛船,天舟四號、五號貨運飛船,在這之后夢天、問天實驗艙也會相繼與空間站接軌。最終完成空間站的建造階段,完整的空間站將呈T字型結(jié)構(gòu)。
因為以后還要進行多項發(fā)射工作,但常規(guī)的返回技術(shù)都耗時較長,比如我國當(dāng)年的神舟十二號載人飛船,在2021年9月16日8時56分與空間站脫離,直至17日13時34分才降落在東風(fēng)著陸場,整個過程耗時近28個小時。
這可苦了航天員了,因為載人飛船的空間十分狹小只夠裝下三個人,而且里面還可能會擠一些物資和材料,所以通常航天員都是坐在艙內(nèi),一坐就是二十多個小時。
而由于載人飛船并不配備廁所,所以在這期航天員無法解決生理上的大小便,在這個狹小的空間內(nèi)翻個身都困難,還要進行吃吃喝喝的活動,比春運期間的火車都擁擠,可想而知有多么不舒服了。
并且飛船返回的過程十分復(fù)雜,并不是脫離空間站后直奔地球那么簡單。
簡單來說,飛船在軌期間環(huán)繞地球的飛行速度非常快,接近7.9km/s的第一宇宙速度,因為只有這樣才能抵消地球的引力,從而保證不會直接掉下來,所以返回艙要在進入大氣層之前進行減速,選擇合適的角度進入大氣層。
如果角度沒有控制好,飛船可能會接觸到大氣層的邊緣后被彈出去,變成一個太空水漂彈,無法落在預(yù)定的著陸點。
接著進入大氣層后,返回艙會與密度越來越大的空氣產(chǎn)生劇烈摩擦,整個返回艙外圍的溫度將高達上千攝氏度,當(dāng)返回艙下降至距離地面30-40公里的高度時,還會有大約240秒的時間失去無線信號,也就是說傳說中的黑障狀態(tài),此時地面與與返回艙將雙向失聯(lián)。
在以往的返回流程里,最耗時間點就是選擇合適的角度進入大氣層。神舟十二號在這一階段耗費了近16個小時,圍繞地球轉(zhuǎn)了十幾圈才選好角度,至于真正進入地球的階段其實只有48分鐘。
由此不難看出快速返回技術(shù)的核心就是要減少選擇角度的時間,用最短的時間再入大氣層。
2022年3月30號從國際空間站返回的俄羅斯聯(lián)盟號載人飛船,就采用了快速返回技術(shù),從脫離空間站到降落在預(yù)定著陸點僅僅耗時4小時07分,他們只對地球進行了兩次繞圈準(zhǔn)備后就開始減速進入大氣層。
根據(jù)介紹,神舟十三號將在進行返回制動之前將繞飛地球五圈尋找好進入窗口,每繞飛一圈大約為1.5個小時,所以只需要7.5個小時左右就能點火制動。進入返回程序后與神舟十二號一樣,大約需要48分鐘就能返回到地球,最后降落在預(yù)定的著陸場
以上整個過程大約只耗時8個小時,比先前的神舟十二號縮短了近20個小時。
基于“不能讓空間站閑著”的目的,以及6個月太空駐留的慣例,神舟十三號預(yù)計將在四月中旬返航,具體時間應(yīng)該是4月16號左右。
等三名航天員順利到家后,神舟十四號飛船就會馬不停蹄地將下一批航天員送上空間站,再次進行為期6個月的太空生活,并且天宮空間站的其他艙段也將在未來依次升空完成組裝,從而讓我國的空間站變成完全體。