1500米是怎樣的一個距離?以一個普通成年人的標(biāo)準(zhǔn)來衡量的話,大概需要奔跑五到六分鐘左右。 如果是年幼的孩童或年邁的老人,可能跑完同樣距離的時間還要增加。這樣一段不算近的距離,是否能和“精準(zhǔn)”扯上關(guān)系呢? 不過凡事無絕對,1500米這個距離如果放在其他場景之中,恐怕就是一個不但可以接受的“短距離”,甚至能夠算作“超級精確”的標(biāo)準(zhǔn)了。 1580米!是我國的神舟十五號載人航天器回到地球的著落點(diǎn),距離原定計劃的位置的長度。這次著落的成功也讓相關(guān)研究人員興奮不已。 為什么和原計劃相差1500多米大家還那么高興?難道降落地球這件事真的那么難嗎? 上太空不易,回來更難盡管自人類文明出現(xiàn)以來,對于飛上藍(lán)天乃至觸摸月亮的夢想,一直沒有停止過,但真正做到飛出地球卻還是不滿百年前的事情。 冷戰(zhàn)期間美蘇兩國的競爭從地面發(fā)展到空中,又從空中發(fā)展到太空。在特殊的時代背景下,世界上兩大國合力將人類的太空技術(shù)發(fā)展,推上了一個新的臺階。 自第一位宇航員蘇聯(lián)人加加林開始,美蘇兩國先后完成了載人航天飛行,多人航天飛行等偉大的任務(wù),美國宇航員阿姆斯特朗還成為了第一個登上月球的人類。 為了造勢幾乎每一位宇航員登上火箭時,都會成為萬眾矚目的焦點(diǎn),各大媒體和喧囂的人群也會送上鮮花和掌聲,不過對于當(dāng)時的技術(shù)而言,返回的難度似乎并不亞于出發(fā)。 歷史上記載了超過三十名宇航員,在執(zhí)行太空任務(wù)的途中因為各種原因失去生命。而在這些人的死因中,由于技術(shù)缺陷或設(shè)備損壞是主要原因。 比如曾經(jīng)因為一個數(shù)百美元的零件損壞,導(dǎo)致了美國七名宇航員乘坐的航天飛機(jī)起火,并在接下來的時間里炸成了碎片,參與這次發(fā)射任務(wù)的宇航員全部遇難; 在技術(shù)不夠成熟的時期,返回同樣危險:前蘇聯(lián)三名宇航員在返回地球途中,因為壓力閥門的一顆螺絲松動,導(dǎo)致了艙體內(nèi)壓力不平衡釀成悲劇。 這臺載人飛行器雖然最終成功返回了地面,可惜當(dāng)人們打開艙門的時候,只看到了三具尸體。除了設(shè)備損壞造成的主因以外,還有一個原因同樣不得不提。 本來在設(shè)計飛行器的時候,是按照兩人的裝載空間規(guī)劃的??墒且驗榕R時決定由三人參與,導(dǎo)致了空間不夠三名宇航員只好脫下宇航服保證空間足夠。 由此可見當(dāng)時除了科學(xué)技術(shù)的落后以外,人們對于太空技術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)程度同樣不夠,直到接受了一次又一次的教訓(xùn),才讓后來的宇航員們積累了寶貴的經(jīng)驗。 那么承載著宇航員生命的載人返回艙,究竟是怎樣的結(jié)構(gòu),它又是如何從太空回到地面上的呢? 返回艙主要構(gòu)造功能返回艙是宇航員乘坐的航天器的一個部分,它的作用相對簡單:在進(jìn)入太空和回到地球的過程中,宇航員主要乘坐的部分,類似于一個小型“駕駛室”。 如果以火箭為例的話,那么返回艙一般處于火箭的中前部,除了這個部分以外,通常還包括推進(jìn)部分和軌道主體部分。 推進(jìn)部分負(fù)責(zé)將宇航員和軌道主體艙送入太空,而當(dāng)宇航員的返回艙和軌道艙進(jìn)入預(yù)定軌道后,通過與空間站其他部分的順利連接,宇航員將離開返回艙進(jìn)入軌道艙開始工作。 直到任務(wù)完成宇航員才會再一次回到返回艙,借由推進(jìn)部分的助力脫離太空軌道,進(jìn)入近地位置穿過大氣層回到地面上。 以我國的神舟十五號飛船為例,我國的三位宇航員正是經(jīng)過了這樣的過程,在圓滿完成“天宮”空間站內(nèi)的,長達(dá)6個月的工作和生活后回到地球的。 為了保障宇航員們的生命安全,返回艙在保護(hù)方面凝聚了科研人員的心血。畢竟每一位宇航員的培養(yǎng)都需要大量的時間和積累,可以說他們都是無價的寶貴人才。 在汲取了曾經(jīng)各國的失敗經(jīng)驗后,如今的返回艙在密閉上做到了萬無一失,即無論出于什么情況下,艙體必須保證嚴(yán)密密封,不能再出現(xiàn)因為壓力閥故障危及生命的可能。 另外由于從寒冷的太空進(jìn)入地球大氣層,返回艙本體在超音速下落的過程中,外殼將會跟大氣產(chǎn)生劇烈摩擦,導(dǎo)致發(fā)熱起火等必然狀態(tài)。 所以除了在返回艙外表需要特殊的耐高溫,防止燃燒的涂層以外,在結(jié)構(gòu)設(shè)計上也要突出隔絕溫度的效果。 在返回艙落地時自身的堅固性同樣重要,即使擁有大量的減速緩落裝置,返回艙自身的材料硬度同樣需要考慮在內(nèi),如果硬度不夠?qū)е伦矒糇冃?,同樣會威脅到宇航員的生命。 最后就是相關(guān)的減速裝置了,在超高的初始速度下,如果不進(jìn)行緩落干預(yù),任何材料構(gòu)造的返回艙都禁不起巨大的加速度沖擊。 通常在返回艙后側(cè)會接連打開三處降落傘,這些降落傘加起來的面積,至少將達(dá)到1000平方米以上。而且降落傘通常由新型材料制成,在提供減速的條件下自身的重量卻很小。 隨著科技的進(jìn)步,如今的返回艙除了被設(shè)計成上窄下寬的形狀,以免于收到風(fēng)向過多影響以外,還會在底部安裝反推器,目的同樣是配合降落傘完成減小降落速度的作用。 從返回艙的設(shè)計上,我們可以看出科研人員計劃的周全,不過為什么在如此周密的情況下,返回艙返回的落點(diǎn)卻和原計劃差了那么多呢? 是因為計算失誤,還是因為其他原因呢? 1580米的意義眾所周知,當(dāng)返回艙進(jìn)入地球預(yù)定軌道,同推進(jìn)艙分離以后,嚴(yán)格來講其自身已經(jīng)失去了操縱動力的可能性了。 在進(jìn)入大氣層以后,返回艙更是以一個自由落體的狀態(tài),保持理論上垂直的方式下落直至著陸。 ![]() 之所以說是理論上垂直,是因為返回艙在受到地球重力的作用以外,同樣需要考慮到風(fēng)力,大氣阻力和其他意外情況發(fā)生的可能影響。 簡單來說,雖然同是形狀,大小一致的我國載人返回艙,可是因為進(jìn)入大氣層時的風(fēng)行姿勢這一簡單的區(qū)別,就有可能會導(dǎo)致兩次著陸的過程大相徑庭。 更不用說在此基礎(chǔ)上,因為降落傘打開的時間誤差,降落傘角度,和其他減速手段使用的微小不同。任何看起來無足輕重的區(qū)別,反映到最后的著陸角度和方位都會變大。 ![]() 當(dāng)然為了盡量避免誤差,我國的返回艙內(nèi)部安裝了包含陀螺儀等物理測試裝置的慣性控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)最大的作用,就是在著陸過程中盡可能調(diào)整飛行姿態(tài)。 除此之外返回艙中還安裝了大量的傳感器,它們可以通過航天器周圍環(huán)境的反饋,判斷返回艙目前的狀態(tài)是否良好,并在偏離既定位置時給與及時的調(diào)整。 不過正如上文提到的,即使這樣完全的保護(hù)措施,仍然無法確定返回艙能夠一絲不差的落在既定地點(diǎn),通常正式落點(diǎn)都在以千余米至數(shù)千米為半徑的圓形范圍內(nèi)。 ![]() 于是為了第一時間,找到偏離目標(biāo)地的宇航員們,新的回收著陸搜救系統(tǒng)被開發(fā)出來,配合現(xiàn)代化的通訊手段,可以更好的指揮搜救車輛和船舶的行動。 美蘇時期由這兩個國家牽頭,同歐洲和北美一些國家開發(fā)出了自己的返回艙搜救系統(tǒng)。這個系統(tǒng)也首次使用長碼模式顯示救援目標(biāo),并使用了四顆通訊衛(wèi)星作為定位工具。 在借鑒了他國的經(jīng)驗后,我國利用自己的北斗衛(wèi)星系統(tǒng),開發(fā)出中國的救援搜救系統(tǒng)。 ![]() 這個系統(tǒng)在2021年神舟十二號飛船返回時,第一次展現(xiàn)出了自身的價值。當(dāng)返回艙落地切斷降落傘的那一刻開始,返回艙著陸搜索信標(biāo)機(jī)就開始工作。 很快負(fù)責(zé)救援的空中編隊,就發(fā)現(xiàn)了神舟十二號的獨(dú)特頻率信標(biāo)信號,盡管信號發(fā)射裝置的天線因為落地姿勢原因,并未能正常工作,但替補(bǔ)天線及時起了作用。 最終救援隊很快找到了回到地球的返回艙,雖然所有人都為他們回家感到高興,可是科研人員知道搜救系統(tǒng)的高光表現(xiàn),恰恰證明飛船距離預(yù)定降落點(diǎn)太遠(yuǎn)了。 ![]() 結(jié)語知恥而后勇,正是因為相關(guān)人員的不斷努力,才讓神州十五號有了距離計劃地點(diǎn)1580米降落的優(yōu)異表現(xiàn)。 我國的航天事業(yè)的發(fā)展,凝聚了14億人的期望。而我們的航天人也沒有辜負(fù)這份期望,他們真正用行動證明了中國人在任何方面都能做得到,也能做得好。 |
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