神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

神舟十二号飞船返回舱着陆时,尽管主降落伞已经打开,但是速度看上去仍然非常快,在落地的一瞬间,一道火光闪过,紧接着就黑烟滚滚,似乎撞击非常剧烈。这样的撞击,返回舱里的三位航天员和精密仪器设备能够承受得住吗?

神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

返回舱着陆瞬间

神舟十二号飞船在返回地球的过程中,要经过制动离轨、自由下降、再入大气层、着陆4个阶段,任何一个阶段都马虎不得,需要天、地、空三方密切配合。

在制动离轨完成之后,神舟十二号飞船会先把轨道舱抛掉。在再入大气层阶段,神舟十二号飞船会把推进舱抛掉,这时整个飞船就只剩下返回舱。当返回舱下降到一定高度时,由于接收不到地面发送的无线电信号,地面也接收不到返回舱发送的无线电信号,这时它就会进入一个被称为“黑障区”的一个无线电盲区。“黑障区”是整个过程中最令人揪心的,因为在这个区域返回舱和地面指挥中心暂时失去了联系。

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神舟十二号飞船抛掉轨道舱

接下来,返回舱利用升力控制,会逐渐接近预定着陆点——东风着陆场。当到达东风着陆场上空之后,返回舱就开始准备着陆。

航天器的着陆过程,一般分为硬着陆和软着陆。简单来讲,硬着陆就是让航天器通过自由落体的方式(或者未减速到人员或设备允许值)着陆,这种方式被称为毁坏性的着陆。比如前苏联的月球8号探测器、金星3号探测器都是采用硬着陆的方式,不过它们的探测数据在着陆前就已经送回地球接收站了。

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神舟十二号飞船打开主降落伞

软着陆是指通过人工干预的方式给航天器减速,使其在落地的一瞬间不至于损坏航天器本身及其里面的人员。所谓“人工干预的方式”,要么改变轨道利用大气层逐步减速,要么利用降落伞降低速度,要么通过推进器进行反向推进。

神舟十二号飞船返回舱的着陆方式,属于典型的软着陆方式。它在着陆的过程中,综合利用了以上三种人工干预的方式。返回舱先通过改变轨道的方式,利用大气层逐步减速;然后再利用降落伞降低速度。

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神舟十二号飞船返回舱

神舟十二号飞船返回舱的降落伞有四把。它先打开了引导伞,引导伞的作用是将主伞从伞包中拉出、拉直,使主伞处于良好的充气状态,防止主伞无法顺利打开。然后它又打开了减速伞和主伞,这两把伞都是用来降速的。

主伞的面积约1200平方米,全部展开后可以覆盖三个篮球场,长达70多米,叠起来却只有一个手提包大小,重量仅90多公斤。

第四把伞是备用伞。一般情况下,这把伞是派不上用场的,神舟十二号飞船返回舱的备用伞也没有打开。

神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

神舟十二号航天员顺利出舱

在距离地面1米左右时,神舟十二号飞船的返回舱成功启动了反推发动机,再次给自身降速。所以,我们在直播画面中看到的火光实际上是由反推发动机点火形成的,冒出的滚滚黑烟也是由反推发动机造成的。

神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

地面直升机接应非常及时

试想一下,如果火光和黑烟都是由返回舱与地面撞击形成的,那么返回舱里的航天员和精密仪器设备面临的后果将不堪设想。通常而言,载人航天返回舱在陆地上的着陆速度一般为6-7米/秒,相当于时速20多公里。

神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

如果某国航天飞船返回舱返回地球时,出现偏差降临他国怎么办?

某国航天飞船返回舱降临他国,他国第一时间,就近派部队保护现场,工程人员盖个大帐蓬,先把返回舱罩住,同时服务人员和医护人员,开舱救助航天员,若死了抬一边,若活着转移到首都大医院,整个过程有录相,以备将来剪辑使用。连夜集合国内顶尖科学家,乘飞机再转乘直升机,赶到现场,抓紧时间拍照绘图,他国外交部门,照会通知某国大使馆,返回舱已被发现,大使馆派早些时已到的国内救助组和官员,先去慰问看望航天员,又与他国协商,组成联合调查组,赴现场调查,调查完出有报告,请示国内,某国批示,运回返回舱和航天员。开来军用运输机在他国机场等待,由他国组织车,人,从偏远地带,把返回舱运到机场,双方签字交接。双方外交代表,还要签一份备忘录,某国可能会向他国付一笔费用。事情办完后,两国总统办公室接通电话,寒暄后,某国总统说,谢谢!他国总统说,不客气!

为什么航天器返回时不从一开始就打开降落伞?

航天器返回时不从一开始就打开降落伞,主要是受制于降落伞的材质。

航天器进入大气层后,当然是降落伞能早一点打开会更好一些,但刚进入大气层时速度太快,目前没有一种纺织材料能承受如此速度下与大气剧烈摩擦产生的热量。

神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

有人说太早打开降落伞,降落伞会被宇宙飞船表面的高温烧毁。这种说法应该是不确切的,用机械构造和隔温材料隔离飞船外壳和伞绳对于目前的科技来说并非难事,主要应该还是降落伞自身难以承受。

目前,宇宙飞船等航天器主要还是采用小角度切入大气层,环绕地球飞行,边降速,边降高度,再在合适高度打开降落伞,最后阶段再用反推力火箭降速。

神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

以我国神舟五号为例,降落时于小角度切入80千米高的大气层,边绕圈边降速,降落至大约10千米高度时,打开1200平的巨大降落伞,此时神舟五号外壳温度高达1000度。在1千米的高度打开反推力火箭进一步降速,直至接触地面时速度降至35米/秒以下。

神舟十二号返回舱着陆时为什么冒出一道火光,撞击那么强烈吗?

其实这个速度还是相当快的,相当于时速250千米撞击地面。这只是速度最低要求的上限,真正降落时能降至1米/秒。这就如同骑自行车撞墙的感觉,宇航员比较容易承受。

今天航天器降落伞,都是特殊加工,材料也是高度保密的特种涤纶。如果某一天发明一种耐热又能用于纺织的超级材料,也许从太空降落直接打开降落伞也是有可能的。

直接用降落伞产生阻力来降速,比目前的降落流程,利用大气摩擦先来初步降速,当然效率也更高一些。

总之,如同航天器降落伞问题一样,很多看起来更有效率的方法,往往受制于材料科学的发展,只能凭借科学家的聪明才智用折中的办法巧妙处理。

可以看出,材料科学是一门十分重要的基础学科,应用于各行各业,如果能取得一些突破,对很多行业很多都是革命性的。

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