神舟十五号成功返回!飞船返回过程要经历多少“生死时刻”?

科研小糖糖 2023-06-04 16:18:08

神舟十五号载人飞船的返回舱于2023年6月4日6时33分,成功在东风着陆场着陆,航天员费俊龙、邓清明、张陆安然无损地出舱,宣告了神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功。历史上中国的载人飞行任务成功率高达100%,高居世界之首,以至于不少人甚至产生了错觉,以为载人飞船返回地球是一件非常容易的事情。事实上,神舟十五号飞船返回的速度最高可达7900米每秒,温度最高超过3000摄氏度,每一次飞船的降落都要经历许多生死时刻。

神舟十五号飞船决定要返回地球时,距离地面的高度约为400公里,飞行速度约为7.9公里每秒,约等于2.8万公里每小时。此时飞船的推进系统会初步降低飞船的速度,使飞船的高度降到100公里,这个高度约等于上海到苏州的距离。在没有任何防护措施的保护下,无论什么航天器从这个高度砸下去都会灰飞烟灭。

当飞船降到100公里这个高度时,飞船便正式开始返回地球了,而航天员也迎来了最危险的时刻。首先是飞船进入大气层的姿态必须精确调控,如果进入大气层的角度太大,飞船就会直接因为速度太大而坠毁,角度太小又无法降落。

好不容易调整好合适的姿态后,飞船便开始再入大气层。此时,大气层会与飞船外壁产生激烈的摩擦,飞船的温度会瞬间上升至3000多摄氏度,但目前没有任何材料可以承受这样的高温。

有一句古话叫做“将欲取之,必先与之”。聪明的中国科学家充分地发挥了中国的古典哲学智慧。既然找不到可以对抗高温的材料,那就让你烧吧。于是神舟十五号飞船表面覆盖了一层特殊的烧蚀材料,这种烧蚀材料在高温下会被烧蚀,但是也会在烧蚀过程中带走飞船的热量。

由于飞船下降的温度实在太高了,烧蚀材料不仅会在这样的温度下汽化,更会发生等离子化,也就是材料的原子核与电子会相互分离。因此神舟十五号再入太空时,表面会被等离子体覆盖,而这种等离子体层会屏蔽掉一切信号,也就是进入了所谓的“黑障”。

“黑障”是飞船返回时最危险的阶段。此时飞船表面正被高温激烈地烧蚀,而飞船内的航天员却偏偏与地面的指挥中心失去了联系。航天员在飞船内的煎熬和不安可想而知。

度过了“黑障”后,飞船的速度大约降至了200米每秒,此时飞船的降落伞会打开,这对于航天员而言,这又是危险的一刻。降落伞打开的一瞬间,就仿佛高速行驶的汽车突然踩了个急刹车,航天员的身体会承受巨大的加速度,历史上甚至有海外宇航员在这一瞬间骨折的案例。

降落伞能将飞船的速度降到8米每秒,这个速度仍然会使飞船内的航天员身受重伤,所以当飞船距离地面约1米左右时,飞船的反推火箭会启动,进一步降低飞船的速度。这就是为什么我们看到神舟十五号着陆的一瞬间,四周会火光大作。最终在缓冲椅的保护下,航天员才能安然着陆。

载人飞船降落的过程可谓是步步惊心,而中国载人飞行任务零失败的纪录,既有航天员的勇气,也离不开中国航天科学家和工程师的努力!祝贺神舟十五号飞船成功降落,预祝神舟十六号飞行任务圆满成功!

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科研小糖糖

简介:物理化学科研工作者,专注分享科技相关话题。