神舟十二号飞船在返回地球的过程中,要经过制动离轨、自由下降、再入大气层、着陆4个阶段,任何一个阶段都马虎不得,需要天、地、空三方密切配合。
在制动离轨完成之后,神舟十二号飞船会先把轨道舱抛掉。在再入大气层阶段,神舟十二号飞船会把推进舱抛掉,这时整个飞船就只剩下返回舱。当返回舱下降到一定高度时,由于接收不到地面发送的无线电信号,地面也接收不到返回舱发送的无线电信号,这时它就会进入一个被称为“黑障区”的一个无线电盲区。“黑障区”是整个过程中最令人揪心的,因为在这个区域返回舱和地面指挥中心暂时失去了联系。
接下来,返回舱利用升力控制,会逐渐接近预定着陆点——东风着陆场。当到达东风着陆场上空之后,返回舱就开始准备着陆。
航天器的着陆过程,一般分为硬着陆和软着陆。简单来讲,硬着陆就是让航天器通过自由落体的方式(或者未减速到人员或设备允许值)着陆,这种方式被称为毁坏性的着陆。比如前苏联的月球8号探测器、金星3号探测器都是采用硬着陆的方式,不过它们的探测数据在着陆前就已经送回地球接收站了。
软着陆是指通过人工干预的方式给航天器减速,使其在落地的一瞬间不至于损坏航天器本身及其里面的人员。所谓“人工干预的方式”,要么改变轨道利用大气层逐步减速,要么利用降落伞降低速度,要么通过推进器进行反向推进。
神舟十二号飞船返回舱的降落伞有四把。它先打开了引导伞,引导伞的作用是将主伞从伞包中拉出、拉直,使主伞处于良好的充气状态,防止主伞无法顺利打开。然后它又打开了减速伞和主伞,这两把伞都是用来降速的。
主伞的面积约1200平方米,全部展开后可以覆盖三个篮球场,长达70多米,叠起来却只有一个手提包大小,重量仅90多公斤。
第四把伞是备用伞。一般情况下,这把伞是派不上用场的,神舟十二号飞船返回舱的备用伞也没有打开。
在距离地面1米左右时,神舟十二号飞船的返回舱成功启动了反推发动机,再次给自身降速。所以,我们在直播画面中看到的火光实际上是由反推发动机点火形成的,冒出的滚滚黑烟也是由反推发动机造成的。
试想一下,如果火光和黑烟都是由返回舱与地面撞击形成的,那么返回舱里的航天员和精密仪器设备面临的后果将不堪设想。通常而言,载人航天返回舱在陆地上的着陆速度一般为6-7米/秒,相当于时速20多公里。
那是反推装置,借反推力量轻着陆以防猛烈撞击地面。
但是在看神舟12号返回舱直播的时候,相信大家都特别注意到了一个画面, 在13时34分19秒,当神舟12号返回舱在触地的一瞬间,突然出现一个大火球,随后地面尘土飞扬 ,看到这个画面,很多网友都心惊胆颤以为是爆炸了。
刚开始我也以为是这样的,后来我去查了各种资料才知道, 其实这并不是爆炸,这个火球其实是反推发动机点火的画面而已。
因为神舟12号返回舱在返回地面的时候,速度是比较快的,一秒速度达到3米左右,这时候为了减轻着陆的速度,让着陆更安全,所以在底部安装了反推发动机组。
反推发动机组位于返回舱的底部,由四个固体反推发动机组成,分别安装在底部四个方位,每个发动机重约11公斤,反推发动机上部装的是固体推进剂,下部是多个小孔,看起来像蜂巢一样。
这个反推发动机在返回舱距离地面大约一米的时候就必须启动,不能早也不能晚,这及时对技术要求是非常高的。
返回舱反推发动机组最大的技术难点是“精准”和“同步”,精准就是当返回舱在距离地面1米时必须自动触发,早了也不行,晚了也不行;同步就是响应时间不超过20毫秒,再晚就来不及了。
在返回仓发动机组点火之后就会形成反向推力,这个反向推力可以减轻着陆时的撞击,从而减轻航天员受到冲击。
不过看到这很多朋友又有一个好奇了,为什么返回舱反推发动机要在距离地面一米的时候启动,而不是提前启动呢?比如在距离地面100米的时候提前启动,这不更能减少着陆速度吗?
至于返回舱为什么要在一米距离启动,这个我没有找到详细的资料,但我个人觉得,如果返回仓提早启动反推发动机,需要耗费更多的燃料,这样增加返回舱的重量。
在发射航天飞船的时候,计算都非常准确,每多1千克都需要耗费很大的资金,特别是耗费更多的燃料。
比如在火箭发射的时候,其大部分重量都是燃料重量,燃料重量可以占到整个飞行任务的90%左右。
我们以长征七号火箭为例,火箭的总重量为500余吨,箭体外壳、电缆、仪器等重量加在一起只有50余吨,其余都是液氧煤油推进剂的重量。
对于神州12号飞船好来说,我相信起飞重量大部分也是燃料。
对返回舱来说,如果想要提前启动反推发动机,那么就需要携带更多的燃料, 这样做一方面有可能会进一步增加返回舱下降的速度,另一方面也会增加发射时的难度。
所以综合考虑各种因素之后,在确保航天员安全的情况下,在返回舱距离地面一米的时候才点火,其实是比较科学的。
神舟十二号返回舱在着陆时冒出的那一道火光,其实是着陆反推发动机瞬间点火发动,这是为了返回舱安全着陆而特别设计的。
着陆反推发动机
着陆反推发动机是神舟十二号飞船上的重要设备,是决定航天员能否安全回家的“最后一棒”。当返回舱离地面1米左右时,4台反推发动机必须在10毫秒内同时点火,以使返回舱时间平稳地软着陆。从而保证舱内的航天员不会受到因为着陆撞击而造成的身体伤害。
安装着陆反推发动机的作用
在返回舱距离地面10千米的时候,返回舱会先打开伞舱盖,然后依次拉开引导伞、减速伞、牵顶伞、主降落伞。
打开这么多的伞,是为了使返回舱的降落速度减慢,特别是主降落伞打开,就是为了使降落速度从200米/秒降速到70米/秒。
但如果以70米/秒的速度,直接撞击在地面上,舱内的航天员也是难以承受的,甚至会造成严重的伤害,这就需要在返回舱即将落地的时候,给返回舱和地面之间一个推力,让返回舱的降落速度更慢。
而安装的5台反推发动机起到的就是这个作用,它可以使返回舱的降落速度减速到3米/秒,实现返回舱的软着陆。从而保证舱内航天员的身体安全。
而今,三位航天员已经安全回到祖国的怀抱,向他们致敬。
神舟十二号飞船返回舱的着陆方式,属于典型的软着陆方式。它在着陆的过程中,综合利用了
人工干预的方式。返回舱先通过改变轨道的方式,利用大气层逐步减速;然后再利用降落伞降低速度。在距离地面1米左右时,神舟十二号飞船的返回舱成功启动了反推发动机,再次给自身降速。所以,我们在直播画面中看到的火光实际上是由反推发动机点火形成的,冒出的滚滚黑烟也是由反推发动机造成的
。
起缓冲作用的,着陆时速度大约6-7米/秒。对宇航员起到保护作用。
就算有降落伞下降的速度也达到8-10米每秒,直接落地里边的人是受不了的,所以最后的需要反推装置来降低下降的速度。最后那一朵红光就是!
那是缓冲发动机启动后,吹起的沙尘
神舟12号返回舱在下降至距地面1米时,返回舱内4台对冲火箭自动点火,使返回舱下降速度由7米/秒减少至2米/秒,保护了舱内航天员的安全。
那是助推器点火后发出的光!没有助推器的反力,撞击力太强。因为:地球的引力,离地面越近吸引力越强。所以:必须给它一个缓冲力,使返回舱尽量减轻速度,平稳落地。
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