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神十三乘组返回地面!返回舱直立着地,航天员出舱后如何再适应?

神十三乘组返回地面!返回舱直立着地,航天员出舱后如何再适应?

北京时间2022年4月16日上午9:57,神十三乘组顺利返回地面,返回舱呈直立姿态平稳落地!

2021年10月16日,翟志刚、王亚平、叶光富进入天和核心舱。半年内,航天员们顺利完成了两次出舱任务,两次“天空课堂”讲课,还组织了天宫画展、春节跨年以及迎元宵活动,为全国观众留下了深刻印象。

在太空“出差”期间,三位航天员不仅圆满完成了各项任务,还充分利用了太空资源,发挥了中国空间站的综合效益。如今,三名航天员终于返回地面,并且“感觉非常良好”,在这里也祝贺本次返回任务圆满成功!

国内首次尝试“快速返回方案”

从撤离空间站到降落东风着陆场,航天员们究竟是如何返回的呢?

据专家介绍,本次神十三返回舱采取的是“ 快速返回方案”,这也是我国首次实施径向撤离,其优点是节约了绕飞时间。

“快速返回”到底有多快? 全程仅要几个小时!在此前神舟十二号的返回任务中,返回舱从太空到落地大约耗时28个小时,返回前绕飞11圈,等待时间较长。相比之下,本次返回的过程更加迅速,也更加安全、高效,创下了中国航天返回试验的又一个先例。

在返回之前,神舟十三号飞船还有两次姿态调整的任务,第一次调姿后将分离轨道舱,第二次调姿后进行返回制动。推返分离后,返回舱调整配平攻角,最后进行发动机反推,确保返回舱安全着陆。

从发射到返回的过程

姿态调整完成后,接下来的返回过程大致可以分为五个步骤:

步骤一,撤离空间站。首先,航天员需要关闭神十三载人飞船和天和核心舱的双向承压舱门,将载人飞船从中国空间站组合体撤离。其次,航天员的日常工作服需统一换成出征前的宇航服,这是应对大气层恶劣条件的必要措施。

步骤二,等待指令。准备就绪后,航天员随即进入值守状态,等待接收返回的指令。在此期间,地面指挥中心会结合气象条件、通讯状况等确定返回时机,航天员则负责执行返回状态的设置、在轨指令的发送等工作。

步骤三,舱段分离。神舟十三号飞船由轨道舱、返回舱、推进舱构成,返回舱位于中间段。在舱段分离时,首先分离的是轨道舱,推进舱则继续为返回舱提供下降动力。最终,返回舱被送入预定返回轨道,推进舱在进入大气层之前完成脱离。

神十二舱段分离示意图

步骤四,进入大气层,高速下降。进入大气层后,返回舱处于高超音速状态,表面金属与大气剧烈摩擦,底部可达到上千摄氏度的高温。此时,舱内的震动、噪声都处于过载状态,对航天员而言是最大的考验。

高速摩擦还会产生等离子体鞘套,进而改变电磁波在介质中的传播特性。因此在距离地面20~100km的高空中,返回舱内还会出现 通信中断现象(对应区域即为“黑障区”),失联的状况会持续4~6分钟。

步骤五,打开降落伞,缓冲着陆。返回舱穿越黑障区后的速度很高,空气阻力大于重力,返回舱自然减速。当距离地面15km时,空气阻力和舱体重力相当,速度降为 200米/秒左右。继续下降到10km左右时,引导伞、减速伞和主伞相继打开(不能一次性打开,否则冲击力过大会导致航天员产生不适感)。降落伞采用特殊材质,完全张开的伞面可达1200平方米,能将返回舱的速度控制在 15米/秒左右。

15米/秒的降落速度对航天员来说依然是一个巨大的威胁。不过不必担心,因为返回舱还配备了先进的 减速缓冲系统,气囊缓冲、机械式缓冲、着陆反推主动缓冲都将发挥作用。在距离地面1米时,返回舱的反推发动机启动,最终的落地速度只有 2米/秒左右,足以保证航天员安全着陆。

地面搜救是如何开展的?

从直播中我们可以看到,本次返回任务有两大亮点, 一是“快”,二是“准”。东风着陆场面积这么大,搜救队又是如何实现精准搜救的呢?关键就在“定位”上。

按照既定的返回程序,地面工作人员已提前确定了返回舱的大致着落点。据介绍,本次神十三返回舱的预计瞄准点在额济纳旗区域内,锁定范围为 36km휶km。为实现落点的精准预测,指挥中心多次发布了不同阶段的落点预报,目标位置在不断地矫正、更新中。

可能很多人要问了,返回舱落点的大致位置是如何提前确定的呢?这主要是基于 返回弹道的轨迹计算得出的,预计落点与实际落点的距离可精确到 数百米的范围内(神十二的返回精度为 695.5米)。返回舱开伞后会受到风力的影响,这也给预测增加了不确定因素。但总体而言,返回舱开伞后即处于 可目视状态,基本能做到“ 舱落人到”。

其次,地面搜救队伍的定位也非常重要。为迎接三位宇航员平安归来,搜救队提前在东风着陆场部署了上百台车辆,包括“猛士”搜索车、指挥车、吊车和运输车等等;搜救分队多达11个,另配备了5架直升机,1架固定翼飞机,极大地开阔了空中视野,全面提高了协同搜索能力。

北斗导航系统是地面搜救的一大“功臣”。在本次返回搜救任务中,各个搜救单元加装有通信型北斗终端,可利用RDSS定位服务发送自身位置。搜救力量的位置信息可实时转发给参试单位,最终详细展示搜救行动的进行态势。此外,北斗二号系统还具有短报文功能,可将返回舱的预报落点、实时弹道数据等信息发送给搜救人员,从而精准引导搜救力量向落点集结。

所以,尽管东风着陆场的面积有上万多平方公里,地形地貌复杂,但通过提前 确定返回区域、集结陆空搜救力量,指挥中心就能在第一时间发现并追踪返回舱的下降动态,确保任务顺利完成。

航天员出舱后的再适应

神舟十三号的三名乘员创下了多项纪录,其中一项就是在轨停留时间比之前大幅延长,达到了180余天。

在太空中,航天员的肌肉长期处于微重力状态,骨骼肌缺乏锻炼,会出现一定程度的质量流失。相关研究表明,航天员每在轨一个月,骨密度的平均丢失率约为1%~2%,180天的“出差”无疑会对航天员的身体造成较大的影响。

要注意的是,本次的“快速返回方案”在国内尚属首次,航天员在短短几个小时内就返回地面,其间要经历 剧烈震动、高噪音等恶劣条件,出现不适感在所难免。所以在返回地面后,航天员还需要一定的休息时间(30~40分钟),重新适应地球的重力环境。

本次返回舱以直立姿态落地,客观上有利于航天员的适应和恢复。在舱内适应期间,地面的医生首先进入返回舱,为航天员进行初步的身体检查。检查完成后,航天员在搜救人员的协助下完成出舱。

出舱后的航天员还无法像正常人一样站立或行走,而是呈仰卧位姿态。背后原因有二:一是因为长期的太空作业会导致 人体立位耐力下降,航天员返回地面后腿部肌肉乏力,很难保持直立;二是因为航天员穿有沉重的航天服,负荷较大,仰卧位静躺能有效克服重力。

根据神舟十二号乘组的情况来看,翟志刚、王亚平和叶光富还需要进行后续的身体疗养,隔离期分为医学隔离期(约14~22天)、医学疗养期(20~30天)以及恢复疗养期(约为3个月)。总体算下来,航天员完全恢复大约需要4~5个月的时间。

最后,我们要向伟大的航天英雄致以崇高的敬意,也祝愿航天员疗养顺利,早日恢复!返回搜狐,查看更多

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