揭秘神十最危险阶段:有22名外国航天员丧命

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导读:[神舟十号飞船返回舱顺利着陆]   [环球时报特约记者 张亦驰 罗山爱]中国神舟十号飞船返回舱26日上午安全降落在内蒙古大草原的主着陆区。中国神舟系列飞船的历次返回都很顺利,以至于让外界感觉航天器返回地面实在是“没难度”,但实际上,载人航天器返回是最危险的阶段,已有22名外国航天员献出了宝贵的生命,其中11人就是在返回着陆过程中牺牲的。载人航天器的安全返回要“过五关斩六将”,哪一个环节处理不好,都可能发生致命问题。正如一名中国航天专家所说,“返回阶段没有突出亮点正是最大的亮点,因为这说明中国的


揭秘神十最危险阶段:有22名外国航天员丧命

[神舟十号飞船返回舱顺利着陆]

[环球时报特约记者 张亦驰 罗山爱]中国神舟十号飞船返回舱26日上午安全降落在内蒙古大草原的主着陆区。中国神舟系列飞船的历次返回都很顺利,以至于让外界感觉航天器返回地面实在是“没难度”,但实际上,载人航天器返回是最危险的阶段,已有22名外国航天员献出了宝贵的生命,其中11人就是在返回着陆过程中牺牲的。载人航天器的安全返回要“过五关斩六将”,哪一个环节处理不好,都可能发生致命问题。正如一名中国航天专家所说,“返回阶段没有突出亮点正是最大的亮点,因为这说明中国的航天返回技术成熟了。”

轨道选择很关键

载人航天器返回着陆方式主要分为三种:弹道式、弹道—升力式和水平着陆。飞船返回舱进入大气层运动时只产生阻力不产生升力,或虽产生升力但对升力大小和方向不加控制,这称为弹道式再入。俄罗斯早期的“东方”号、美国“水星”号飞船的返回舱都采用典型的弹道式再入。这种方式无法进行精确落点控制,落点偏差较大,并且过载比较大(可达8-9g,相当于承受8-9倍自身体重),接近人体所能承受的极限。其最大制动过载只能靠改变再入角来加以控制,为使最大过载不超过人体所能耐受的限度(10g),以第一宇宙速度再入的载人飞船,必须以小于3°的再入角进入大气层。制动过程中,飞船船体的质心偏移和发动机后效均对飞船制动过程产生影响,从而影响飞船的落点。

弹道-升力式返回也被称为半弹道式。采用这种返回方式的返回舱穿越大气层时产生一定的升力,因而能够对其飞行轨迹进行一定控制,落点准确度相对比较高,过载也较小,通常不大于4g。美国的“阿波罗”号系列飞船、“双子星座”飞船、俄罗斯的“联盟”号系列飞船和中国的神舟系列飞船采用的都是这种返回着陆方式。当然,弹道-升力式返回需要对飞船返回舱的控制达到很高精度。返回舱再入大气层前,推进舱与返回舱的分离使返回舱获得的分离速度也会造成返回舱落点的移动。前几年,原本设计进行半弹道返回的俄罗斯“联盟”飞船发生了多次“弹道式”降落,其中2003年5月4日发生的一次偏离着陆场400公里。

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上述两种返回方式,在进入大气层内后,都通过巨大的降落伞进行减速。神十配备了四套伞,先是牵引伞,然后是减速伞,之后是牵顶伞,最后才是主伞打开。其中牵顶伞是从神八开始增加的,之前的返回舱都是三套伞,而牵顶伞的增加进一步提高了安全着陆的可靠性。小型助推火箭只是让宇航员着陆感觉更好一些。神十返回舱在距离地面1米时反推火箭开始点火工作。

当然,最舒服的返回方式当属航天飞机那种滑翔式水平返回着陆,美国最新发展的X-37B也是采取这种方式。这种着陆方式过载最小,和普通客机相差无几。此外,航天飞机控制能力很强,落点精度很高,可以在指定的机场跑道上着陆。但是一旦航天飞机返回,因为处于无动力滑翔状态,所以对操控、气象条件要求很高。正因为如此,操纵航天飞机降落的宇航员必须是飞行员出身。

安全通过黑障区是大难题

目前的航天技术在再入阶段躲不开黑障,这是由于再入大气层时产生的高温对通讯产生了屏蔽,这个过程一般是在距离地球80-40公里的阶段,此时地面可以通过设备观测到返回舱,但无法进行通讯。一旦在这一阶段导航系统出现问题,不能沿着既定轨道下降,又无法与地面控制中心进行及时汇报,这是非常危险的。

另外,在黑障区阶段,返回舱头部温度会达到1000-2000摄氏度,如果不采取有效的防热降温措施,返回舱即便不会被烧毁,航天员也难逃厄运。因此,如何降温是最大的技术难点。通常而言,弹道式、半弹道式再入航天器采用以烧蚀防热为主的防热系统,而航天飞机采用以辐射防热为主的防热系统。飞船大多是使用一次就不再使用的,因此在飞船外使用一种瞬间耐高温材料,在高温加热时,表面部分材料会熔化、蒸发、升华或分解汽化。在这些过程中将吸收、带走热量,从而达到保存主要结构的目的。而可重复使用的航天飞机则采用隔热瓦。另外返回舱的舷窗玻璃也必须经过抗高温处理。杨利伟在回忆录中曾写道,返回时发现舷窗玻璃出现“裂纹”,而且“纹路就跟强化玻璃被打碎之后那种小碎块一样。”后来才搞清楚,实际上飞船的舷窗外做了一层防烧涂层,是这个涂层烧裂了,而不是玻璃窗本身。

保障细节不能忽视

飞船落地,并不意味着航天员就万事大吉了。一支非常专业的搜救队伍是必不可少的。他们必须快速找到返回舱,并在危险情况下营救航天员。神舟飞船的主着陆场通常有6架左右直升机,同时配备几支队伍负责医疗救助以及警卫和安保。此外还有一个地面搜救队,配备多台功能车。今年3月,为保障搭载两名俄罗斯宇航员和一名美国航天员的“联盟TMA-06M”号载人飞船返回舱的安全着陆,俄罗斯派出3架飞机、14架米-8直升机和7架搜救机。

为了在返回舱着陆偏差过大或者降落到环境特别恶劣地区后,航天员能够挨过搜救人员抵达前的时间。返回舱内必须具备一定的生命支持系统。据专家介绍,中国神舟飞船的航天员具备48个小时不出舱的生存能力。而美国的“水星”、“双子星座”等飞船均是在海上降落,飞船返回舱设计有水上漂浮装置。另外,如果在太空逗留时间过长,失重环境对航天员的心血管系统和肌肉、骨骼系统均会带来不利的影响,会不同程度出现立位耐力下降的现象,需要一个重力再适应的过程,因此航天员返回出舱后,需要先坐下休息一会。


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