中国载人航天工程办公室发布的官方消息说,在北京时间 2023 年 6 月 4 日 6 时 33 分,神舟十五号载人飞船的返回舱在东风着陆场顺利着陆

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啦。
更让人兴奋的是,这次返程的落点被夸超精准,可实际上的落点坐标跟雄鹰预测的坐标差了 1580 米。
想预测返回舱的着陆点,真就有这么难吗?
神舟十五号这次回来的时候,总共做了四次预测,最终的落点坐标在东经 100°03′52″、北纬 41°38′07″。
头一回预报的落点差了 1580 米,第二回差了 1620 米,第三回差了 1700 米,第四回差了 1110 米。
而这样的成绩,算得上是十环命中的成绩啦。
预测返回舱的着陆点,难度那么大,这是有好多方面原因的。
首先,这飞船飞行的时候速度快得不得了。
等把所有太空实验工作都做完,宇航员就能准备往回飞啦。首先要做的是调整飞船的姿态,朝着相对前进方向逆时针转动 90°,把纵向飞行变成横向飞行。
与此同时,飞船的轨道舱跟返回舱分开了。
返回舱分开以后,接着展开第二次姿势的调整,剩下的两仓组合体,依据刚刚的姿态,又朝逆时针方向转动 90°。
经过两次 90°的逆时针转向,现在返回舱的航行轨迹,跟准备返回之前相比,简直就像来了一次掉头。

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这时候推进舱在前面,返回舱在后面,飞行姿态从水平飞行慢慢变成有个仰角了。
动力靠的是推进舱的发动机,飞船的高度由 399 公里降到了 380 公里,飞船一边降速,一边慢慢进入返回轨道。
要是能看到东风着陆场在飞船的轨道平面上,飞船就能开始减速回地球啦,对返回舱落脚点的预测也是从这时候开始的。
返回舱穿过 100 公里厚的大气层时,速度一直是每秒 7.9 公里。因为地球有引力,实际下降中,速度会被重力加速度影响,特别是高度越低、空气密度越大的地方,返回舱速度就越猛。
返回舱一秒钟就能跑七八公里,在这么快的速度下,仅仅 0.13 秒就能飞 1 公里。
所以预测的偏差就 1580 米,这已经算得上是正中靶心啦。
【第二,不可避免的黑障】

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因为返回舱返回地球的时候速度特别快,跟空气一摩擦,返回舱周围就全是火焰,底部的温度能有好几千摄氏度。
在返回的时候,“黑障”这事儿成了没法躲开的难题。
返回舱返回的时候得经历四个阶段,分别是自动降速、在大气层外自由滑动、进入大气层还有回收落地。
在这当中,条件最差,最考验技术的阶段要数载入大气层这一环节了。
当返回舱离地面越来越近时,空气密度就越来越大,返回舱表面会跟大气层摩擦,然后产生大量的热量。
这时候的返回舱,看着就跟个大火球似的,返回舱的无线电信号还让火焰给切断了,这个阶段叫无线电“黑障区”。
返回舱会有黑障,通常是在离地面 100 公里高的时候出现,到离地面大概 40 公里高的时候就没了。
要解决这个问题,咱国家把返回舱的信号传输方式由传统的信

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号线缆改成光纤传输啦,这样一来,大大降低了任务车辆之间传输的线缆数量,信号传输的速度也就更快了。
当下通过我国科学家持续使劲,对于返回舱穿越黑障区的时段,能够做到稳定追踪,这属于黑障区跟踪测量难题的一个重大突破。
第三点,说说开伞的这个过程
返回舱进入大气层,当逐渐来到空气密度高的上空,就得再减速,要是速度太快产生的惯性不控制住,会把宇航员的脊椎伤得特别厉害,轻的会重度残疾,重的可能连命都没了。
那怎样去减轻冲击,变成了保障航天员生命安全的关键所在。
既然踩不了刹车,那就给返回舱加大阻力,这样也能达到减速的效果。
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在返回舱离地面只剩最后 10 公里的时候,速度从刚进入大气层时每秒 7.9 公里,降到了每秒大概 200 米。
速度降到了原来的 2.5%,不过这速度依旧挺危险的。
这时候返回舱自己把伞舱盖打开了,接着引导伞、减速伞都被拉了出来,速度降到了大概每秒 180 米。
减速伞工作了十秒,就会跟返回舱分开,然后主伞被拽出来。
咱们能把它看成是一种更高级的降落伞,这主伞的伞衣面积有

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1200 平方米,差不多是三个标准篮球场那么大。
这时候返回舱的速度,会很快从每秒 40 米降到每秒 7 米。
这些降落伞都是没法控制的,会因为风向和风力出现漂移。
在飞船回到地面以前,科学家会依照气象部门预估的风速、风向之类的信息,算出降落伞降落时的漂移距离与方向,进而调整开伞的地点,让飞船的落点更准确。
这事儿讲起来容易,干起来可难了。
毕竟速度这么快,但凡出现偏差,那都是大偏差,比如返回舱最初的位置、姿态的偏差、气动力系数、返回舱的质量这些因素,都会让返回舱落点出现偏差干扰。
【第四,落地时的助推。】
当返回舱下降到离地面就剩 6 公里时,原本装在返回舱底部的隔热罩,会依照提前设定好的程序被扔掉,这时候反推发动机就现身了。

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当距离地面只剩 1 米时,反推发动机就会点火启动,给返回舱一个往上的力,这样宇航员就能安全着地啦。
这时候,一趟航空行程,算是彻底结束啦。
环球网《“环时深度”:神十五乘组归来,哪些“神器”为其保驾护航?》2023 年 6 月 5 日
[2] 给大家科普下广州的《神舟十五返航!飞船返回时会烧毁,发射时咋就不会?》2023-06-14
[3] 中国新闻网的《最后一米究竟有多重要?从“数”来看“神舟十五号”返回舱着陆》 2023 年 6 月 4 日