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10月31日上午8时11分,神舟十六号飞船返回舱成功着陆,宇航员景海鹏、桂海潮、朱杨柱顺利出舱,谁能想到他们已待在太空执行任务5个月之久。
不过,此次任务虽然取得圆满成功,可网上却充斥着不少说法,如飞船着陆时为何翻滚?降落伞为何有明显破损等。
从央视直播画面可看出,当飞船进入大气层后,主降落伞出现了一个破洞,这一意外现象是以往返回任务中前所未见的,大家很是担心这到底怎么回事,究竟是故意还是意外?
01、神舟十六号成功着陆2023年5月30日,载着中国14亿人梦想的神舟十六号飞船成功升空,抵达空间站。而后,三位宇航员紧密配合、默契合作,完成了70多项太空科研实验,以及8项人因工程研究。
尤其是7月20日的太空8小时出舱任务,更是让无数网友为其捏了一把汗。要知道离开空间站充满了很多不确定性,太空垃圾、陨石都是不可测的危险,随时都会对宇航员造成生命威胁。
而如今,神舟十六号圆满完成返回任务,意味着我国载人航天发射、着陆已是常态,航天技术已发展到十分高超的水准。
10月31日上午8时许,家住库尔勒的网友可谓是亲眼见证了神舟十六号的归来。这一时间正是东中部地区赶往上班地点之时,可库尔勒地区还是黑夜,可更清晰更直观的看到神舟十六号归来。
从网上的视频资料来看,大多数网友都是对准火光带闪电的运动轨迹拍摄,却忽略了前方最小的光点。
实际上,这个小光点才是返回舱,而后面的火花闪电是推进舱。目前我国神舟飞船仍为三舱结构,分为返回舱、推进舱、轨道舱。
如果是在轨飞行,宇航员会生活在轨道舱内,而当飞船和太空站对接时,那轨道舱就成为了“过道”的角色。
当神舟飞船返回时,返回舱会准备2-3天的物资,包括足够的氧气、水、食物。而当飞船返回后,先舍弃轨道舱,当距离地面145公里高度时就会舍弃推进舱。
当距离地面100公里高度时,返回舱进入大气层,轨道舱、推进舱紧跟其后。返回舱有隔热保护,不会出现燃烧,但推进舱没有保护,会在剧烈摩擦中燃烧解体,形成火光带闪电的运动轨迹。
02、降落伞出现明显破损因我国神舟飞船已先后17次上太空,使得很多网友对载人飞船不再热衷关注。可这一次的神舟十六号却出现了一些意外,让网友们很是担忧。
从直播视频来看,7时58分,返回舱主降落伞完全打开,而后返回舱下降速度明显减慢,且随着大风左右摇摆。但摆动过程中,可看到主伞有一小块伞布出现破洞。
这一消息让很多网友吃了一惊,降落伞下落本就充满着危险性和不可预测性,一旦降落伞出现破损,那宇航员可就是在鬼门关前逛了一圈了。
确实,降落伞对返回舱的安全着陆事关重要,没有破洞自然是更好的。其实,神舟飞船的降落系统除了主伞外,还有引导伞和减速伞。
当飞船以超音速的速度进入大气层时,此时并不会打开降落时,而是通过与大气层的剧烈摩擦减速,速度从7.9km/s降至数百米/s。
期间,返回舱表面温度高达2000℃,极高温度会让飞船和地面指挥系统失联。而经历4分钟左右的“黑障区”后,飞船才会重新和地面取得联系。
当飞船高度达到10公里时,速度将降至200m/s,引导伞就会打开,目的是将减速伞拉出。
顾名思义,减速伞的主要作用是减速,它的目的是让返回舱速度减少至80m/s,而后主伞才会徐徐打开。
主伞是一张面积巨大的伞网,可保证飞船速度很快降至40m/s,且最后减速至7m/s。而在着陆瞬间,返回舱的4部反推发动机将进行最后减速,使得飞船速度降至2m/s。
神州十六返回舱主伞确实出现了破损,不过这不意味着宇航员的安全无法保证,反而是一种正常现象,以往的神州飞船返回也出现过这类问题。
03、究竟是故意还是意外?我国神舟飞船从设计之初借鉴了联盟号的三舱构型,但随着我国航天科技的不断进步,神舟系列飞船的技术水平早已突飞猛进,超过联盟号。
如神州飞船返回舱面积为6m³,而联盟号才不过4m³,返回舱容积越大可陈列更多的物资。德国宇航员马蒂亚斯曾表示,比起联盟号,神舟系列飞船才是21世纪的先进飞船。
而神舟号的容积大,自然也就意味着重量更重,需要更大面积的降落伞。
事实上,神州飞船配置的主伞面积为1200㎡,远大于联盟号的1000㎡。可主伞面积越大,开伞状况越是复杂,在降落伞拉直、充气期间,伞衣和大气层剧烈摩擦时可能会造成损伤,而充气后破损可能会进一步扩大。
主伞顺利开伞,那宇航员的心里就放心很多。杨利伟将军就曾表示,当主伞打开后,心里那股舒坦劲是无法形容的,毕竟伞这么大,飞船落在地上是足够保证安全的。
而神舟十六的主伞设计为1900多块伞衣组成的全球最大的“环帆伞”,其特点是一处地方破损不会影响其他伞衣,就算出现局部破洞,这种破损也不会扩散开来,可很好的减速。
环帆伞的伞衣之间由环片组成,每片伞衣间都有环形缝隙,就算没破损也会有一些开口。其目的是可让大气受控制的流过降落伞,保证飞船下落的平稳性。
尽管神舟十六号的破损是一个意外,可目测破洞面积只有2-3㎡,比起1200㎡的主伞,影响显然是微乎其微的。
有数据表明,直径22米的降落伞,当开伞时马赫数值小于1.7,就算伞顶有破损也不会扩大。而飞船开伞时速度为200m/s,直径却高达1200米,可见就算有破洞也不会扩散开来,事实也是如此。
从神舟5号到7号,载人返回任务时主伞均出现了损伤,但破损面积不足1%,用肉眼难以分辨,因而大家这才忽略了。
其实,就算主伞出现了严重破损也没关系,毕竟神舟飞船为了保证宇航员的足够安全,还设计了一个备用伞,主伞不能用,那备用伞就会立即工作。
尽管备用伞面积只有750㎡,却也足以保证宇航员安全着陆。
事实上,神舟十六并没有启动备用降落伞,这说明主伞是处在正常状态的,宇航员们经历了严格的训练,自然能够分清危险。事实上他们没启用备用伞,说明一切尽在掌握中,网友们不必太担忧。
04、1200㎡单伞或成历史太空航行本就是精益求精的工作,任何环节出现差池都会造成无法估量的后果。如俄罗斯的联盟MS-22,因冷却系统出现问题,差点无法成功着陆。
而我国在载人航天装备上可谓是用心良苦,就算出现了不可逆的故障,也会有备用方案化解。就拿运载神舟系列的长征-2F火箭来说,其安全性估值为0.99996,就算在多次发射任务中出现了1-2次失败,但工程师们也准备了逃逸系统,可保证航天员的安全。
而在降落伞上,工程师们为了避免主伞破损,保证宇航员们返回时的绝对安全,未来或将替换掉1200㎡单伞,采用更加安全的群伞。
事实上,1200㎡的单伞已是返回舱所使用的极限大伞。如果返回舱重量继续增加,那就需要使用群伞完成工作。
如我国新一代载人飞船试验船就启用了3个主伞组成的群伞,单伞面积为760㎡,3个单伞就是2280㎡,远大于1200㎡的单伞面积,可托举更重的返回舱着陆,也可让宇航员们的着陆更有保障。
总的而言,神舟十六主伞的破洞是一场意外,同时也是一场可控制可化解的意外,不会对飞船降落有任何不利影响,毕竟宇航员们连备用伞都没启动,大家怎么看呢?
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