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在神舟十八號航天員乘組完成在軌交班后,神舟十七號航天員乘組圓滿完成了各項太空任務,接下來就是最為驚心動魄的返回階段。神舟十七號載人飛船要從太空中的時速兩萬八千公里,降為到達地面時的速度為零,航天員要承受幾個G的過載挑戰,而飛船還要承受上千度高溫的考驗。
在中國空間站當年剛開始建造的時候,神舟十二號的整個返回時間持續了長達28.5小時,航天員需要長時間待在飛船的返回艙內,這無疑是對航天員的毅力和耐力的巨大考驗。
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而神舟十七號的航天員就不用經歷漫長的返回過程了,通過快速返回技術,整個返回時間只有大約9個小時,比神舟十二號大幅縮短了19.5小時。那么,神舟十七號的這項技術究竟有多厲害呢?
神舟飛船撤離空間站后,并不是馬上就能再入大氣層,降落在預定著陸場。就像發射升空時,火箭需要瞄準一個精確的發射時間窗口,飛船返回時,也要瞄準一個精確的返回時間窗口。因為飛船的速度很快,遠遠快于地球自轉的速度,需要滿足一定條件后才能擇機返回。
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中國空間站與神舟飛船高速繞著地球轉動,軌道傾角為41.5度,只要一個半小時就能繞飛一圈。在這期間,地球本身也在不斷轉動。如果在某個時刻飛船脫離軌道,再入大氣層,它將會降落在地球上南北緯41.5度范圍內的任何區域。
而要想讓神舟飛船準確降落在東風著陸場的預定區域,就必須滿足飛船在著陸之前,其軌道平面剛好經過著陸場。或者說,著陸場剛好處在飛船的軌道平面上。只有這樣,飛船再入大氣層后,才能對準著陸場方位降落。
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事實上,神舟飛船從脫離軌道到降落在著陸場,速度還是非常快的,整個耗時大約90分鐘。真正耗時的階段是在飛船撤離空間站后,繞飛地球的時間。因為要瞄準著陸場,飛船在著陸前需要進行一系列的調整,所以這需要足夠多的時間。
在神舟十二號返回時,飛船在撤離空間站后,到真正脫離軌道再入大氣層期間,總共繞飛地球多達18圈,這樣算起來就要耗時長達27小時。航天員需要在神舟飛船待上一天多的時間,相當考驗耐力。
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因此,要縮短神舟飛船的返回時間,最關鍵的是要減少返回前的繞飛圈數。經過此前的經驗積累,我國對飛船的軌道控制技術有了大幅提升,神舟飛船的繞飛圈數能夠大幅減少到5圈,這樣就能讓返回時長縮短多達19.5小時。
通過這種快速返回技術,神舟十七號離開空間站后,先繞著地球飛行5圈,歷時約7.5小時。接著進行多次調整姿態,以及反推火箭的制動,飛船進入返回軌道。通過精確地調整飛船再入角度和時機,大約在一個半小時后,飛船最終能夠準確降落在預定著陸場。整個過程耗時約9個小時。
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當然,我們對航天技術的追求是無止境的。理論上,神舟飛船點火制動返回前的繞飛圈數還能進一步減少,整個返回時間還有進一步縮短的空間。
以俄羅斯航的聯盟號載人飛船為例,它在撤離空間站后,只要繞著地球飛行兩圈,就能脫離軌道,踏上返回地球之旅。由于飛行圈數少了3圈,時間也會進一步縮短4.5小時,所以整個返回過程將只需大約4.5小時。
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相信在不遠的將來,我國也會掌握更快的返回技術,讓航天員能夠更快地回到地球,回到祖國的懷抱!
根據推算,神舟十七號降落在東風著陸場的時間,預計是在4月30日17時30分前后。讓我們一起期待湯洪波、唐勝杰和江新林三位神舟十七號航天員的平安凱旋!
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