凌晨的东风着陆场,探照灯的光柱撕裂着夜幕,神舟十八号返回舱稳稳地降落,溅起一片尘土,三名航天员平安归来,举国欢腾。
朋友圈被“神舟十八号回家”的喜讯刷屏,庆祝声浪一浪高过一浪,然而,在这片欢呼声中,一个问题出现了:出发时明明是三个舱段,为何回来的只有孤零零的一个?其他两个舱段,究竟去了哪里?
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神舟十八号的回归
2024年11月4日,神舟十八号载人飞船的返回舱顺利着陆了,这意味着太空任务成功完成了半年之久,也意味着中国航天技术又向前迈进了一步。
从社交媒体上铺天盖地的庆祝信息中,不难看出这次任务的成功对国人的意义。
然而,在一片赞叹与喜悦的背后,一些细心的网友却提出了疑问:发射时雄赳赳气昂昂的三个舱段,怎么回来的时候就只剩一个“光杆司令”了?这个问题其实挺简单的,但知道的人不多。
神舟飞船的三个舱段,其实各自承担着不同的使命,最终的结局也各不相同,神舟飞船,中国载人航天工程的标志性成果,其安全性与可靠性一直是重中之重。
从神舟一号首次飞行开始,每艘神舟飞船都采用了三部分的设计:轨道舱、返回舱和推进舱,这种设计并非随意为之,而是经过严密的科学论证和无数次实验验证的结果。
每个舱段都有其独特的功能,共同构成了一个完整的航天系统,缺一不可。
三个舱段的功能与命运
轨道舱在飞船的最前面,就像是航天员在太空里的家,它不仅配备了必要的生活设施,如食物、饮水、睡眠区等,还搭载了各种科学实验仪器。
飞船进入预定轨道后,如果独自运行,航天员的主要活动都在轨道舱里进行,更重要的是,轨道舱还得负责和空间站对接。
空间对接,是航天器在外太空进行物资补给、人员轮换和设备维护的关键环节,也是难度和风险系数极高的操作,轨道舱的设计必须精确到毫米级别,以确保对接过程的顺利进行。
至于飞船中部的返回舱,可以说是整个飞船的核心部分,也是航天员往返太空的“生命之舟”,航天员在发射和返回时,都在返回舱里操作。
返回舱的设计要求极其严格,必须能够承受发射时的巨大加速度和返回时大气层摩擦产生的高温,为了确保航天员的安全,返回舱装有高级的隔热材料和生命支持系统。
飞船的尾巴部分是推进舱,主要任务就是给飞船加油门,提供动力,推进舱内安装发动机,推进舱就像飞船的“心脏”,为整个航天任务提供源源不断的动力。
然而只有返回舱能安全回到地球,而轨道舱和推进舱会在大气层中烧毁,这不算设计上的问题,而是科技发展中不得不做出的妥协,是为了前进必须付出的代价。
轨道舱和推进舱为何不能返回?
或许有人会问,既然返回舱可以安全返回地面,为什么不给轨道舱和推进舱也加装隔热材料,让它们一起回来呢?
这个看似简单的点子,其实背后藏着一堆复杂的工程问题,首先,也是最关键的因素,是高温,飞船返回地球时,需要穿越大气层。
在这个过程中,飞船高速穿过空气,会因为摩擦产生大量热量,温度能高达2000摄氏度,大部分技术也能被这种高温所融化。
返回舱的周围,则是有一层特殊隔热材料的保护,但这层隔热材料非常厚重,占了返回舱总重量的很大一部分。
如果给轨道舱和推进舱也加装同样的隔热层,飞船的整体重量将会大幅增加,火箭的运载能力将无法满足要求,甚至可能导致发射失败。
其次,即使能够解决重量问题,让三个舱段一起返回,也存在巨大的安全隐患,由于轨道舱和推进舱的结构和形状与返回舱不同,它们在穿越大气层时的受力情况也更加复杂。
即使加装了隔热材料,也难以保证它们在高温高压的环境下保持完整性,一旦轨道舱或推进舱在下降过程中发生解体,产生的碎片可能会对返回舱造成威胁,甚至危及航天员的生命安全。
因此,从安全和经济性的角度考虑,让轨道舱和推进舱在大气层中燃烧殆尽,是目前最可行的方案。
返回舱的归家之路
当航天员完成太空任务,准备返回地球时,他们会先进入返回舱,然后启动飞船的脱离程序。
飞船先和空间站分开,然后推进舱启动,调整姿态,进入返回轨道,进入返回轨道后,轨道舱就会和飞船分开。
由于轨道舱失去了动力,它会逐渐降低高度,最终进入大气层,并在与空气摩擦产生的高温中燃烧殆尽。
接下来,推进舱会继续推动返回舱飞行,直到到达大气层的边缘——卡门线,在卡门线附近,推进舱会和返回舱分开,推进舱的命运与轨道舱相同,最终也会在大气层中烧毁。
在进入大气层后,返回舱会经历一段极其危险的旅程,高速的摩擦会使返回舱周围的空气被加热到几千摄氏度,形成一个等离子体层,也就是所谓的“黑障区”。
在这个区域里,返回舱和地面断了联系,全靠自己的导航系统来飞行,随着高度下降,返回舱的速度也会变慢。
到达一定高度后,返回舱会先打开引导伞,接着是减速伞,最后是主伞,这样一步步减速。
最后,在距离地面一米左右的高度,返回舱底部的反推发动机点火,进行最后的减速,确保返回舱以安全的速度着陆。
整个返回过程,充满了挑战和风险,每一个环节都必须精确无误,稍有偏差就可能导致灾难性的后果……
参考资料:
【1】财联社——《神十八轨道舱与返回舱成功分离》2024.11.4。
【2】青年传媒中心——《析物之理|神州十八号》2024.6.12。
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