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太空飞船如何安全返回地球?经历哪几个阶段?了解一下

科学 寒武纪来客

周日,两名美国宇航局宇航员以传统的溅落方式返回地球,他们的太空舱降落到墨西哥湾,结束了马斯克SpaceX公司史无前例的试飞。

太空飞船如何安全返回地球?经历哪几个阶段?了解一下

马斯克公司的“龙”号太空飞船两个月前从佛罗里达发射升空,返回舱降落在距彭萨科拉海岸约40英里的平静海湾水域,这是美国宇航员45年来的第一次以溅落方式返回,也是人类第一艘商业建造和操作的载人飞船,让以后的商业太空旅行充满了可能。

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但是太空舱返回地球并不是一件容易的事,例如这次龙飞船返回大气层时,飞船的轨道速度从 28000公里/小时下降到560公里/小时,最后在溅落时达到24公里/小时,下降期间的最高温度高达1900摄氏度,宇航员感受到的最高重力是地球引力的4到5倍。

那么太空飞船返回地球时要经历哪些过程呢?

制动飞行阶段

太空飞船主要由返回舱、推进舱、轨道舱三个部分组成,太空飞船的返回舱是航天员的驾驶室,返回舱本身无动力而是由推进舱提供动力,轨道舱相当于一颗对地观察卫星或太空实验室,在和返回舱分离之后它将继续留在轨道上工作一段时间。

当太空飞船确认返回任务之后,太空飞船在太空调整姿态,发动机点火制动减速,与并轨道舱分离,返回舱进入返回轨道,向预定落点返回。

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自由滑行阶段

在和轨道舱分离之后,返回舱与推进舱轨道高度不断降低,当高度降至距离地面140公里处时,推进舱和返回舱分离,推进舱在穿越大气层时烧毁,返回舱则以无动力飞行状态继续自由下降,坠入大气层,开始一段“黑暗”之旅。

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再入大气层阶段

返回舱进入大气层时,飞船表面和大气层摩擦产生巨大热量,在飞船表面形成高温等离子气体层,并对电磁波造成屏蔽形成“黑障”,使飞船在240秒内与地面失去联系,直到距离地球约40公里处,“黑障”消失,地面测控部门重新捕获飞船。

此时返回舱无法自己调整运行方向,只能做自由落体运动。在这个阶段中,宇航员不仅要承受高温,还要承受失重。

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着陆阶段

当返回舱距离地球约10公里时,伞舱盖打开,并连续完成拉开引导伞、减速伞、主伞等动作,进行减速下降。

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一般情况下,返回舱会采取点火制动的方式,使返回舱安全着陆,这样会使宇航员受到的冲击力较小,使宇航员的身体伤害程度最低。例如我们的神州九号飞船在距离地面1.2米时,4台反推发动机点火,使飞船以每秒1至2米的速度着陆。但是这次龙飞船以海面溅落方式的返回,是美国宇航员45年来的第一次以溅落方式返回,的确出乎预料。

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经历了制动飞行、自由滑行、再入大气层、着陆四个阶段之后,返回舱抛弃推进舱、轨道舱才得以着陆地球,所以发射一次飞船不仅成本巨大,而且有可能面临危险。

但是无论如何,马斯克公司的龙飞船创造了历史,使人类的商业太空旅行成为了可能,在未来百年之内,也许太空旅行不再普通人只是一个梦,让我们拭目以待吧。

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——全文完——

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