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神舟十四號返回艙自動切傘失敗?別再被誤導了,事實並非如此

簡介實際上這本不是什麼話題,之所以成為話題還得歸功於如今神舟飛船返回任務的全程高畫質直播,可以說這是當今世界範圍內載人航天器返回地球任務直播裡的“天花板”,因此很多工細節才備受關注,比如,聯盟飛船也偶爾有主傘沒有第一時間切割的情況:聯盟號飛船返

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週日晚08時09分,搭載著陳冬、劉洋、蔡旭哲3位航天員的神舟十四號載人飛船返回艙成功著陸於內蒙古東風著陸場,返回艙外觀良好,航天員已經順利出艙。

神舟十四號返回艙自動切傘失敗?別再被誤導了,事實並非如此

神舟十四號乘組出艙畫面

完整收看神舟十四號返回任務直播的朋友一定關注到了一個細節,就是

主降落傘在返回艙著陸地面後並沒有自動切傘,而是現場保障人員手工切傘,這是為什麼呢?

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現場保障人員手工切割主傘

人們一般理解,返回艙著陸後,主降落傘需要立即切割,如果沒有切割,返回艙就有在大風環境中被拖拽的風險。

這樣理解並不全面,降落傘的切割必須由航天員手動發出指令控制傘繩上的火工品實現“切割(拋掉)”,此操作不僅沒有自動選項,甚至也沒有遙控選項,這是為了絕對安全考慮,以避免返回艙在降落過程中“誤切傘”。

重點來了:主降落傘是否切割,完全由艙內航天員根據現場情況(風力大小)判斷決策。

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資料顯示即便不切傘也屬正常計劃內的情況

透過直播畫面看到現場風力很小,

降落傘完全落地後並沒有再次充氣膨脹的表現

,所以此次神舟十四號返回艙落地後沒有在第一時間切割仍然屬於正常情況,保障人員手工切割則是出於返回艙回收工作的需要。

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主傘落地後並沒有再次充氣,表明現場風力微弱。

實際上這本不是什麼話題,之所以成為話題還得歸功於如今神舟飛船返回任務的全程高畫質直播,可以說這是當今世界範圍內載人航天器返回地球任務直播裡的“天花板”,因此很多工細節才備受關注,比如,聯盟飛船也偶爾有主傘沒有第一時間切割的情況:

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聯盟號飛船返回艙落地後主傘沒拋掉

話說,神舟十四號這張被現場保障人員手工切割的主降落傘還是目前世界最大的載人飛船用降落傘,

面積約有1200平方米,大約相當於3個籃球場,為什麼我們需要這麼大的降落傘?

這還得從神舟返回地球的流程說起。

神舟飛船的再入返回任務與月球軟著陸,乃至火星登陸任務都有著異曲同工之處,這些任務的目的都是為了使航天器的速度降為零,以實現軟著陸。

神舟飛船作為載人航天器,其返回任務的高可靠與高安全更需萬無一失,來看看

神舟十四號是如何從近第一宇宙速度降為零的:

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軌道艙與返回艙分離前拍攝畫面

神舟返回艙回地球前需要先後與軌道艙、推進艙分離,這就是我們在電視中聽到的“軌返分離”、“推返分離”兩道指令。

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軌返分離過程中“軌道艙”散落的垃圾包

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軌道艙與返回艙分離遙測影象

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推進艙與返回艙分離示意圖

在軌返分離與推返分離之間還有一個操作就是“返回制動”,返回艙需要利用推進艙點火制動,以降低速度,軌道高度也由三百多公里降低至一百多公里。

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返回制動

推返分離後,推進艙也會隨返回艙一道再入大氣層,所不同的是,推進艙會再入銷燬,而返回艙則要獨自踏上回家之旅。

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返回艙(小光斑)與推進艙(大光斑)再入畫面同框

返回艙再入地球大氣層的速度約21馬赫,同時還要經歷1600多攝氏度高溫燒蝕,整個燒蝕過程近十分鐘,為此需要有一系列的技術手段與措施讓返回艙內部環境溫度低於30攝氏度,以滿足人的生存需求。

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返回艙再入需經受氣動加熱產生的高溫燒蝕

首先返回艙外殼有抵禦高溫的燒蝕塗層,然後是多層隔熱材料以及控溫設計,但是光有這些還不夠,這就需要返回艙降低再入速度。

怎麼降低速度呢,首先返回艙要有氣動設計,神舟返回艙呈一頭大一頭小的鐘形,再入返回時大底朝前,這部分也是承受溫度最高的區域。

還需要返回艙以合適的姿態與角度再入,角度過大,不僅降速目標達不到,過載也會超出極限,對航天員安全將構成直接威脅,角度過小,返回艙就有被大氣層反彈回太空的風險,這就是直播口令中的“配平攻角”。

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返回艙配平攻角

神舟返回艙是基於唯一配平點設計,無論飛船以何種姿態再入都可以回正至唯一配平點,完成配平攻角後,返回艙飛行過載就不會超過4個G。

當到達10公里高度時,傘艙蓋分離拉出引導傘,引導傘拉出減速傘,減速傘工作約19秒後拉出主傘。

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引導傘開啟

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減速傘開啟

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主傘開啟

為什麼我們需要這麼大的降落傘?因為神舟載人飛船返回艙比聯盟號飛船返回艙還要大,而比神舟返回艙規模更大的其他載人飛船通常應用的是群傘,群傘只需要多部小尺寸的降落傘組合使用。

神舟之所以沒有應用群傘設計,主要是單傘上限面積還可以滿足設計需求,比如我們更大的新一代載人飛船返回艙應用的就是三個降落傘組成的群傘,目前還在測試由四個降落傘組成的群傘方案。

當返回艙到達6公里高度時,此前經受高溫燒蝕最嚴重的返回艙大底將被拋離,為的是露出返回艙底部的反推火箭發動機,與此同時艙內航天員手動提升座椅,為接下來的著陸緩衝做準備。

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返回艙排空推進劑

返回艙還將解除安裝殘餘推進劑,以確保著陸後的安全。

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此時返回艙已經拋掉防熱大底

當返回艙距離地面約1米高度時,伽馬關機控制器發出指令,4臺反推發動機點火,這就是直播畫面中的那一團火光。配合緩衝發動機點火,航天員座椅也將發揮緩衝作用。

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反推發動機點火

整個降落過程就是一個不斷減速的過程,過程雖複雜,但大體可以分為動力減速、氣動減速、降落傘減速、動力緩衝這幾個階段。

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返回艙涇渭分明的迎風面(焦黑的一面)與背風面(金黃的一面)

我國航天器的天體再入技術已經有很深厚的技術積澱,不僅具備地球大氣再入能力,而且也攻克並應用了服務於月球取樣返回以及載人登月任務的第二宇宙速度再入地球大氣層技術,嫦娥五號T1、新一代載人飛船試驗船、嫦娥五號三次任務均有驗證,又透過天問一號任務攻克並應用了火星大氣進入技術,同時帶翼航天器再入地球大氣層的能力也已經具備。

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