神舟十四号返回时间已经确定,17年来首次选择在夜间返回,首选着陆区是东风着陆场,而我国载人飞船上一次夜间着陆还是2005年的神舟六号。现在已经公布确切的日期是12月4日,这个实在是可以推断出来的。
神舟十四、十五号6名航天员在空间站内合影
神舟十四是本年6月5日发射的,航天员是陈冬、刘洋和蔡旭哲,到12月4日恰好是满6个月。而在11月29日神舟十五号发射的时间,就公布将在一周内完成在轨轮换任务,因此神舟十四号的返回时间应该就在12月4日前后。为了迎接神舟十四号归来,东风着陆场已经于12月1日进行了搜救接纳任务最后一次全系统综合演练。
东风着陆场组织演练
不少网友看到这个消息后都在问:为什么放着好好的白天不选,非要在夜间降落呢?白天的温度高,能见度也好,在大西北的清朗气候下很容易就能发现从天而降的飞船,搜救起来也容易。
但夜间就差别了,现在固然寒潮已过,但位于内蒙古额济纳旗的东风着陆场还是比力冷的,夜间的最低气温可低至-16℃。而且夜里一片黑暗,直升机和地面车辆能在第一时间发现飞船,并实时赶到着陆点吗?
神舟六号夜间返回
实在对于飞船来说,无论白天还是夜间着陆都很正常。我国空间站大约每一个半小时就绕地球一圈,也就会经历一次昼夜交替,24小时能看到十频频白天黑夜,而我们这些在地面上的人只能看到一次。如果飞船脱离轨道并重返大气层的时间恰好是夜间,是一件很正常的事情。
固然,对于地面搜救来说确实是白天更方便,如果能赶上白天着陆固然比力抱负,但这并不是决定性因素,飞船的着陆时间是根据任务需要,以及空间站和飞船的轨道而定的。我国空间站运行在高度约400公里,倾角41.5度的近地轨道上,如果在地面上画一条空间站飞过的投影的话,会是一个波浪线。
中国空间站
而神舟十四号飞船在脱离空间站后,不会立即再入大气层,而是会在轨道上再转几圈。这是因为地球在自转,东风着陆场相对飞船的位置也在不断变革,只有在一个符合的时间开始返回,飞出一条再入轨迹之后才能“恰好”到达着陆场。而飞船多转几圈的目标就是要准确地对准这个返回的机遇。
像神舟十二号脱离空间站后就绕了十多圈才返回,总共用时28小时,从停止转圈到落地则只用了51分钟。而神舟十三号应用了快速返回技术,只绕了5圈就返回了,总用时只有9小时。神舟十四号的返回过程应该大同小异。这些因素综合起来,就决定了神舟十四号的返回时间,只能说恰好就赶在了夜间。
飞船需要多绕几圈,才能对准最佳返回机遇
在夜间着陆首先遇到的一个问题是怎样判断将要触地,并在距地面1米左右精准启动反推发动机。神舟飞船的初始速率靠近第一宇宙速率,略低于7.9公里/秒,它的着陆过程是先利用空气制动,将防热大底朝向火线,依赖与空气摩擦来斲丧能量。由于温度迅速升高,有一段时间还会进入通讯停止的“黑障”区。
返回舱利用空气减速
当速率降落到肯定水平之后,飞船才会抛掉降落伞舱盖和防热大底,然后再打开降落伞。降落伞有三顶,先拉出一个引导伞,它会带出一顶比力小的减速伞,将飞船速率由200米/秒降至90米/秒。然后飞船的主伞才会打开,将速率由90米/秒进一步低沉到7~8米/秒。
巨大的降落伞
这个速率相当于时速28公里,如果以如许的速率触地,就像是骑着一辆电动自行车全速撞墙,还是有可能会对航天员的身体造成伤害,因此必须再进一步减速。而这最后一步的减速就由飞船底部的4台反推发动机实现。
这些反推发动机的总推力可达10多吨,可在一瞬间将飞船的速率由8米/秒降到2米/秒,再加上座椅的缓冲作用,就不消担心航天员受伤了。但反推发动机的启动时间不能早也不能晚,早了的话离地太高,反推结束后又会加速落地,晚了的话就来不及了,必须在离地1米高度才行。
飞船着陆前一刹那启动反推发动机
那么在黑暗的夜里,摄像头恐怕指望不上了,怎样才能在极短的时间内精准判断出飞船离地只有1米了呢?神舟飞船接纳的是与俄罗斯“同盟”飞船雷同的伽马射线高度计,它的底部装了一个放射源,不断向地面发射伽马光子,并吸收反射回来的光子。
在间隔地面较远时,光子都被散射到四周八方去了,很少有回来的。但是在离地面很近,只有一两米高度时,吸收到的伽马光子会猛然增多,用这种方法测距的灵敏度极高,远远超过了无线电波和激光测距,可以或许包管飞船恰好在1米左右的高度启动反推发动机。
飞船底部被盖住的就是伽马射线源
由此可以看出,黑夜对于飞船自身的着陆过程没有任何影响,需要关注的还是地面搜救力量怎样实时地锁定飞船,赶到着陆点,不要让航天员在寒冷的夜里等太久。那么在光线很暗的情况下,怎样才能实时发现快要落地的飞船呢?
办法还是许多的,地面搜索飞船的本领并不但是可见光望远镜,飞船本身就安装了定位系统和定位信标,地面上还有多台雷达和红外线探测装备可以或许跟踪返回舱的位置,这些东西都不会受到黑夜的影响,可以实时报出飞船返回舱的位置。
神舟十二号的红外探测图像
那么夜间着陆对谁最不利呢?固然还是那些要在第一时间赶到着陆点的搜救人员,包罗空中的直升机和地面上的车队。由于返回舱着陆的精度不可能太高,降落伞舱盖和防热大底抛下来会掉在何处,并不能完全确定。为了避免被砸到,搜救力量在着陆前必须在着陆核心区之外待命。
直升机需要夜航
只有降落伞舱盖和防热大底已经被抛掉,飞船开始在降落伞作用下慢慢降落了,空中和地面搜救力量才会开进核心区。这时夜暗的影响就显袒露来了,夜间飞行和行驶比起白天总会有些不便,着陆区复杂的地形也会造成一些困难。怎样才能降服黑夜,实时找到飞船呢?
对此东风着陆场已经分阶段组织了多次训练演练。直升机分队进行了14个场次的夜航训练和降落训练,还突破了直升机夜间在戈壁软沙区降落的关键技术。地面分队对着陆区进行了地毯式勘察,详细记录和整理了车辆易通行轨迹,相当于提前把荒原中容易通过的路给“”了出来,如许就便于夜间进步,到达着陆点。
地面搜救演练
着陆场还准备了大量照明和御寒物资,在如许严密的保障下,相信神舟十四号和三位航天好汉肯定可以或许在夜间安全归来!
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