飛船是怎麼返回地面的

制動離軌段;自由下降段;再入段;着陸段。載人飛船完成預定任務後,載有航天員的返回艙要返回地球,整個返回過程需要經過制動離軌、自由下降、再入大氣層和着陸4個階段。

飛船通過調姿、制動、減速,從原飛行軌道進入返回軌道的階段稱制動離軌段。

飛船是怎麼返回地面的

返回前,飛船首先要調整姿態,使飛船在水平方向逆時針轉動90°,由軌道艙在前、返回艙居中、推進艙在後的狀態變為橫向飛行狀態,這是飛船的第一次調姿。緊接着,軌道艙與返回艙以每秒1~2米的相對速度分離,軌道艙留在太空軌道繼續運行,這就是軌道艙分離。此時,飛船變成了推進艙和返回艙的組合體。兩艙組合體繼續逆時針轉過90°,變成推進艙在前、返回艙在後的飛行狀態,同時再調整俯仰角達到制動要求,這是飛船的第二次調姿。

飛船推進艙上的發動機點火工作,產生與飛船飛行方向相反的作用力,使飛船飛行速度降低,從而脱離原飛行軌道進入返回軌道,這個制動過程可比喻為“剎車”。飛船從離開原運行軌道到進入大氣層之前,空氣阻力很小,主要是在地球引力的作用下呈自由飛行狀態,因此,這個階段稱為自由下降段或過渡段。在這個飛行階段,飛船按照計劃要完成推進艙分離、建立再入姿態等重要飛行事件。

其中,推進艙在與返回艙分離後,會在進入大氣層後燒燬。返回艙建立正確的再入姿態角(速度方向與當地水平面的夾角)是一項重要的工作,這個角度必須精確地控制在一定的範圍內,如果角度太小,飛船將從大氣層邊緣擦過而不能返回;如果角度太大,飛船返回速度過快,將像流星一樣在大氣層中被燒燬。從返回艙進入稠密大氣層到其回收着陸系統開始工作的飛行階段稱為再入段。

飛船返回時從離軌時的真空環境再次進入大氣層,這個階段稱為再入段。再入大氣層的高度一般為80~100千米。返回艙進入稠密大氣層後,承受氣動加熱和再入過載,是返回過程中環境最為惡劣的階段。

隨着高度的降低,空氣密度越來越大,返回艙與空氣劇烈摩擦,使其底部温度高達數千攝氏度,返回艙周圍被火焰所包圍,因此,對返回艙要採取特殊的防熱措施。返回艙下降到一定高度時,接收不到地面發送的無線電信號,地面也接收不到返回艙發送的無線電信號,因此,這個區域被稱為無線電“黑障區”。當返回艙軸向過載達到規定指標時,返回艙實施升力控制,使返回艙過載不超出航天員所能承受的範圍,並且用升力控制來控制返回艙落點位置,使返回艙返回預定着陸場。返回艙從打開降落傘到着陸這個過程稱為着陸段。

隨着高度的降低和速度的減小,返回艙所受到的氣動阻力與地球引力漸趨平衡,返回艙以大約每秒200米的均速下降。但如果返回艙以這個速度衝向地面,後果將不堪設想,所以必須使返回艙進一步減速。在距地面10千米左右高度,返回艙的回收着陸系統開始工作,先後拉出引導傘、減速傘和主傘,使返回艙的速度緩緩下降,並拋掉防熱大底,在距地面1米左右時,啟動反推發動機,使返回艙實現軟着陸。為增加着陸的可靠性,返回艙上除裝有主降落傘系統外,還裝有面積稍小的備份降落傘系統。

一旦主降落傘系統出現故障,可在規定高度應急啟用,使返回艙安全着陸。神舟十三號飛船是三艙結構,由軌道艙、返回艙和推進艙構成。只有載人的返回艙最終能回到地面,軌道艙和推進艙則最終墜入地球大氣銷燬。軌道艙是一個圓柱體,總長度為2.8米,最大直徑2.27米,一端與返回艙相通,另一端與空間對接機構連接。

軌道艙集工作、吃飯、睡覺和清潔等諸多功能於一體。返回艙呈鐘形,有艙門與軌道艙相通。返回艙是飛船的指揮控制中心,長2米,直徑2.4米,內設可供三名航天員斜躺的座椅,供航天員起飛、上升和返回階段乘坐。

推進艙呈圓柱形,長3米,直徑2.5米,底部直徑2.8米,內部裝載推進系統的發動機和推進劑,為飛船提供調整姿態和軌道以及制動減速所需要的動力,還有電源、環境控制和通信等系統的部分設備。