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太空“出差”归来在即 神舟十二号返程之旅有哪些看点?

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-09-23  来源:学习强国  浏览次数:4472

要回家了!

据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2021年9月16日8时56分,神舟十二号载人飞船与空间站天和核心舱成功实施分离。而载人航天工程空间站工程阶段飞行任务总指挥部决定,9月17日神舟十二号飞船返回地球。

随着神舟十二号飞船即将返航,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波在太空“出差”时间已达三个月,刷新了中国航天员单次飞行任务太空驻留时间的纪录。

这三个月,航天员们太空漫步、设备更换、实验操作、日常健身、抽空收纳行李包裹、布置“太空之家”……在刚搭建起来的空间站里,在地面团队的精心准备和大力支持下,航天员们的太空生活过得充实而精彩。

即将太空“出差”归来,神舟十二号这趟返回之旅有哪些值得关注的地方?《天目Tech+》采访到了国内航天科普专家、航天设计师钱航。

航天员刘伯明在太空中拍摄的中国图景。

图片来源:中国载人航天办公室

首次着陆东风着陆场:沙漠中验证关键技术

神舟十二号着陆于东风着陆场,地处巴丹吉林沙漠和戈壁带。放眼之处,这里尽是沙漠、山地、戈壁,地形地貌多样。

这是中国载人飞船首次在沙漠着陆。钱航说:“沙漠着陆,和以往平整陆地、戈壁、海上着陆不一样。在茫茫沙漠搜寻返回舱,面临的困难更大。不过好处是,沙漠的土质比较软,对返回舱伤害较小。”

钱航透露,为了这一天的到来,东风着陆场已经先后多次组织全系统搜索回收综合演练。

关于东风着陆场,其实早在2016年,长征7号火箭就曾带着多用途飞船缩比返回舱,在轨运行20小时,返回东风着陆场。

钱航介绍,缩比返回舱就是新一代载人飞船返回舱的缩小版,这一次实验为后续论证实验和关键技术攻关奠定了重要基础,也验证了可重复使用的可能性。为神舟十二号的返回,积累了相关技术的更多数据,为后续航天器降落提供经验。

神舟飞船再入大气层示意图。

采访对象 供图

从350千米高度的太空返回:要经历怎样的过程?

这段时间,神舟十二号飞船与中国空间站核心舱共同运行在距地面350千米左右高度的轨道上,速度大约为7.

钱航介绍,返航时,神舟十二号会经历多个步骤。

首先,航天员收到地面指挥中心决定返航的指令后,会启动分离步骤,将飞船与天和核心舱分离,成为独立的飞行器。

之后,航天员需要调整飞船的飞行参数,并启动与飞船飞行方向相反的制动火箭,来降低飞船的飞行速度。

飞船速度下降后,其飞行的惯性离心力下降,会逐渐被地球引力向地面拉,过渡到进入大气的轨道。

当高度降至距离地面140公里处时,推进舱和返回舱分离,推进舱在穿越大气层时烧毁,返回舱继续下降。

飞船返回舱在进入距地面100公里的高空后,多个雷达和光学检测器启动。在距地面10公里高度时,返回舱会打开主伞,并发送信号。搜索队伍将展开行动。

最后,搜索队伍将接出航天员,返回舱则用直升机搬离沙漠。

出发前,神舟十二号飞船吊装资料图。

采访对象 供图

遭遇高温和“黑障”:地面和飞船会短暂“失联”

神舟十二号返回舱进入大气后,会采用弹道—升力式返回,这样能够在穿越大气层时产生一定的升力,从而提升落点准确度,过载也较小(不大于4g)。

在这个过程中,返回舱将经历两个重要的挑战:高温以及“黑障”。

进入大气层时,飞船仍有数千米每秒的速度与大气层摩擦,会形成高温。为了解决这一问题,飞船外壳会使用一种瞬间耐高温材料,在高温加热时,飞船表面部分材料会熔化、蒸发、升华或分解汽化,从而吸收一定的热量。

就返回舱内部而言,飞船也有多个防热层,即使舱壁上温度很高,舱内也可保持在30摄氏度左右。

也因为高温,当飞船表面达到很高的温度时,气体和被烧蚀的防热材料均发生电离,会形成一个等离子区,钱航说:“像一个套鞘般包裹着返回舱。”

等离子区能吸收和反射电波,会使返回舱与外界的无线电通信衰减,对飞船内部造成电磁屏蔽,让地面与飞船之间无法进行无线电通信,这被称为“黑障”。

"在这一阶段,所有的操控都必须通过航天员自己完成。”钱航说。

聂海胜(中)、刘伯明(右)、汤洪波(左)资料图 图片来源:新华社

三名航天员重返地球:出舱后不能马上站起来

这趟“出差”旅程中,最让人挂念的,那当然是聂海胜、刘伯明、汤洪波三位航天员。

航天员如果长时间待在太空,处于接近零重力的状态下,身体会发生很多变化。钱航说:“影响最大的就是骨骼流失和肌肉萎缩。航天员的身体负担会变得非常小,骨骼组织会慢慢流失掉。由于不再需要保持持续拉伸的状态,肌肉也会慢慢萎缩,而且萎缩的幅度很大。”

同时,在太空中,航天员身上的体液会均匀地分布在全身各个地方,会给身体带来诸多影响。例如,大脑中的颅内压会升高,血压会升高,视力、味觉和嗅觉系统同样会受到影响。

当航天员突然返回大气层,重新感受到地球上重力后,他们身体上的骨骼和肌肉无法迅速恢复到正常状态,这时如果贸然站起来行走,很容易发生骨折。

同时,他们身体内的体液需要重新复位,整个循环系统也需要重新调整,这些都需要时间。

因此,航天员刚从返回舱出来时,不能马上站起来,而是需要躺下来慢慢适应环境的变化和恢复身体循环系统。

祝愿我们航天员,顺利平安归来!(记者曾杨希)

 
 

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