歡迎回家!神舟十四號(hào)載人飛船返回艙呈水平狀態(tài)成功著陸
太空研究所 喬輝
據(jù)央視新聞消息,2022年12月4日晚上20時(shí)09分左右,神舟十四號(hào)飛行乘組(陳冬、劉洋和蔡旭哲)成功返回地面,圓滿完成任務(wù)。
圖注:搜救隊(duì)員抵達(dá)神舟十四返回艙。
圖:神舟十四主傘打開的樣子(紅外相機(jī)拍攝)。
從2022年6月5日,神舟十四號(hào)飛船與空間站對(duì)接成功算起,到2022年12月4日神舟十四號(hào)載人飛船返回地面,神舟十四航天員飛行乘組在中國空間站工作生活共計(jì)183天。
在這183天的時(shí)間里,神舟十四飛行乘組完成了空間站的組裝和建設(shè)工作,從單艙組合體飛行逐步建成三艙組合體飛行狀態(tài)。在執(zhí)行任務(wù)期間,他們完成了9種組合體構(gòu)型、5次交會(huì)對(duì)接、3次分離撤離和2次轉(zhuǎn)位任務(wù)。此外,神舟十四號(hào)飛行乘組還完成了一次“太空授課”還完成了首次與神舟十五號(hào)飛行乘組的“太空會(huì)師”等等,真可謂是“最忙飛行乘組”。
圖注:神舟十四飛行乘組(左三)與神舟十五(右三)飛行乘組完成首次“太空會(huì)師”。
一、神舟十四號(hào)飛船返回的是哪一部分?
我們知道,神舟十四號(hào)飛船是三艙結(jié)構(gòu),由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙構(gòu)成。只有載人的返回艙最終能回到地面,軌道艙和推進(jìn)艙則最終墜入地球大氣銷毀。下面我們回顧一下各艙段的作用。
軌道艙是一個(gè)圓柱體,總長度為2.8米,最大直徑2.27米,一端與返回艙相通,另一端與空間對(duì)接機(jī)構(gòu)連接。軌道艙集工作、吃飯、睡覺和清潔等諸多功能于一體。
返回艙呈鐘形,有艙門與軌道艙相通。返回艙是飛船的指揮控制中心,長2米,直徑2.4米,內(nèi)設(shè)可供三名航天員斜躺的座椅,供航天員起飛、上升和返回階段乘坐。
推進(jìn)艙呈圓柱形,長3米,直徑2.5米,底部直徑2.8米,內(nèi)部裝載推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)劑,為飛船提供調(diào)整姿態(tài)和軌道以及制動(dòng)減速所需要的動(dòng)力,還有電源、環(huán)境控制和通信等系統(tǒng)的部分設(shè)備。
二、從第一宇宙速度剎停要經(jīng)歷四次大剎車
我們知道,返回前神舟十四號(hào)飛船與空間站運(yùn)行在接近400公里高的軌道上,以接近每秒8公里的第一宇宙速度運(yùn)動(dòng),飛船具有極大的勢(shì)能和動(dòng)能,要想穩(wěn)穩(wěn)落地就需要把這些能量耗散掉。耗散能量的辦法就是不斷各種“剎車”。
第一次剎車
首先神舟十四號(hào)飛船轉(zhuǎn)體90度丟棄掉軌道艙,然后再繼續(xù)轉(zhuǎn)90度讓推進(jìn)艙的發(fā)動(dòng)機(jī)沖前,隨后發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火反推,讓飛船脫軌運(yùn)行軌道,進(jìn)入返回地球軌道,飛船以無動(dòng)力狀態(tài)在地球引力的作用下自由下落。
圖注:返回艙與推進(jìn)艙分離(藝術(shù)圖)
圖注:神舟十四返回艙與軌道艙分離(紅外相機(jī)抓拍)。
在距離地面140公里的時(shí)候,飛船再丟棄掉推進(jìn)艙,此時(shí)飛船只剩返回艙了。
第二次剎車
圖注:返回艙再入大氣層(藝術(shù)圖)
圖注:神舟十四正經(jīng)歷黑障區(qū)(紅外相機(jī)抓拍)。
在距離地面100公里的時(shí)候,返回艙開始進(jìn)入大氣。返回艙高速進(jìn)入大氣層后,強(qiáng)烈壓縮其前面的空氣,造成溫度急劇升高,溫度可達(dá)2000度左右,也就是說,返回艙被一層高溫的等離子體包圍著。等離子體有一個(gè)特性,能夠屏蔽電磁波,形成所謂的“黑障”區(qū),這就造成了返回艙與地面控制人員無法進(jìn)行通訊,這種情況可持續(xù)數(shù)分鐘。在距離地面40公里的時(shí)候,黑障消失,返回艙與地面重新恢復(fù)聯(lián)系。
第三次剎車
在距離地面10公里的時(shí)候,依次打開減速傘與主降落傘,減速傘能夠讓返回艙的速度降低到60米每秒,主降落傘能夠讓返回艙速度降低到3米每秒!
第四次剎車
當(dāng)距離地面只有1米的時(shí)候,返回艙底部的反推發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間點(diǎn)火,最終把最后的一點(diǎn)速度也抵消掉,返回艙完成太空之旅。
三、航天員返回地球后要進(jìn)行隔離嗎?
是的!要進(jìn)行醫(yī)學(xué)隔離。資料顯示,航天員要進(jìn)行身體恢復(fù),一般分為醫(yī)學(xué)隔離期、醫(yī)學(xué)療養(yǎng)期和恢復(fù)療養(yǎng)期三個(gè)階段。
醫(yī)學(xué)隔離期約為14天。航天員在航天員公寓內(nèi)適應(yīng)地球重力環(huán)境,提高心血管系統(tǒng)和支持運(yùn)動(dòng)器官功能,提高立位耐力,消除飛行后疲勞。
醫(yī)學(xué)療養(yǎng)期為20天至30天。航天員將入住天氣好、空氣好的療養(yǎng)院,在繼續(xù)恢復(fù)健康的同時(shí)逐漸增加活動(dòng)量。
恢復(fù)療養(yǎng)期大約為3個(gè)月。在這期間,要將航天員各項(xiàng)生理參數(shù)恢復(fù)到飛行前的狀態(tài)。3個(gè)月后航天員如果身體情況良好,就可開始正常的日常訓(xùn)練。
四、神舟十四號(hào)航天任務(wù)精彩回顧
神舟十四號(hào)飛行乘組在太空的183天時(shí)間里,完成了空間站的組裝和建設(shè)工作,從單艙組合體飛行逐步建成三艙組合體飛行狀態(tài)。在執(zhí)行任務(wù)期間,他們完成了9種組合體構(gòu)型、5次交會(huì)對(duì)接、3次分離撤離和2次轉(zhuǎn)位任務(wù)。此外,神舟十四號(hào)飛行乘組還完成了一次“太空授課”還完成了首次與神舟十五號(hào)飛行乘組的“太空會(huì)師”等等。
1、打平了神舟十三號(hào)飛行乘組在空間站駐留天數(shù)的紀(jì)錄
從2022年6月5日,神舟十四號(hào)飛船與空間站對(duì)接成功算起,到2022年12月4日神舟十四號(hào)載人飛船返回地面,航天員乘組在空間站組合體工作生活共計(jì)183天。同樣,從2021年10月16日神舟十三飛船發(fā)射算起到2022年4月16返回結(jié)束,神舟十三飛行乘組在太空的時(shí)間也是183天。
2、迎接了問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙和神舟十五號(hào)飛船
神舟十四號(hào)飛行乘組在軌期間,親歷了問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙和神舟十五號(hào)飛船的到訪和對(duì)接。
2022年7月24日,“問天”實(shí)驗(yàn)艙與空間站進(jìn)行對(duì)接,對(duì)接后的中國空間站整體呈現(xiàn)“一”字構(gòu)型組合體。
2022年11月1日,“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙與空間站進(jìn)行對(duì)接,對(duì)接后的空間站經(jīng)過后續(xù)的變形調(diào)整,形成了“T”字型組合體。
2022年11月30日,神舟十五號(hào)飛船對(duì)接在空間站上。神舟十四與神舟十五完成首次太空會(huì)師。12月2日晚,神舟十五號(hào)乘組指令長費(fèi)俊龍從神舟十四號(hào)乘組指令長陳冬手中接過中國空間站鑰匙,中國空間站正式開啟長期有人駐留模式。
3、完成三次出艙任務(wù)
北京時(shí)間2022年9月1日18時(shí)26分,航天員陳冬成功開啟問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙艙門。至19時(shí)09分,航天員陳冬、航天員劉洋成功出艙。
北京時(shí)間2022年9月17日13時(shí)35分,航天員蔡旭哲成功開啟問天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙艙門,實(shí)施神舟十四號(hào)乘組第二次出艙活動(dòng)。該次出艙活動(dòng)有兩個(gè)“首次”,分別是首次安裝問天氣閘艙、艙外助力手柄,以及首次進(jìn)行艙外救援驗(yàn)證。
2022年11月17日,神舟十四號(hào)乘組進(jìn)行第三次出艙活動(dòng),主要安排有艙間連接裝置安裝、艙外全景攝像機(jī)抬升以及艙外工具的調(diào)整,在小機(jī)械臂上安裝一個(gè)助力把手。
4、完成升級(jí)版的“天宮課堂”教學(xué)任務(wù)
圖注:陳冬老師在演示“會(huì)掉頭的扳手”。在太空失重的環(huán)境下,扳手旋轉(zhuǎn)起來后,會(huì)不停地翻跟頭,非常神奇。
2022年10月12日下午15時(shí),中國航天員在中國空間站進(jìn)行了“天宮課堂”第三課授課,這也是神舟十四號(hào)飛行乘組航天員陳冬、劉洋和蔡旭哲在空間站度過4個(gè)月多的太空生活后,首次太空開課。
在那次課堂中,航天員對(duì)“問天”實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行了介紹,并講述了里面各種類型實(shí)驗(yàn)柜的原理。介紹完“問天”實(shí)驗(yàn)艙的基本情況后,進(jìn)入了有趣的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),這些實(shí)驗(yàn)包括:毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、水球變“懶”實(shí)驗(yàn)、太空趣味飲水和會(huì)掉頭的扳手實(shí)驗(yàn)。
五、接下來還有哪些值得關(guān)注的太空任務(wù)?
目前,中國空間站將進(jìn)入長期有人駐留模式。按照節(jié)奏,平均每年發(fā)射兩艘貨運(yùn)飛船和兩艘載人飛船,其中貨運(yùn)飛船在文昌發(fā)射,載人飛船在酒泉發(fā)射。明年中國第一個(gè)太空望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)將在明年年底升空,并與中國空間站形成“伴飛”狀態(tài)。屆時(shí),長征五號(hào)B火箭將在文昌執(zhí)行這次發(fā)射,有興趣的朋友請(qǐng)留意官宣時(shí)間,不要錯(cuò)過現(xiàn)場(chǎng)觀看發(fā)射的機(jī)會(huì)。