神舟二十一號飛船在東風著陸場安全著陸,3名航天員安全返航!這可能出乎很多網友的預料了,因為神舟二十一號飛船在10月31日才發射升空的,到現在也才發射不到半個月時間,這艘飛船就返回地球了,這是怎么回事?
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事情是這樣的,神舟二十號飛船疑似遭到了空間微小顆粒的撞擊,原計劃在11月5日返回的任務就推遲了,經過科學家們的評估后,最終安排神舟二十號航天員乘組換乘神舟二十一號飛船返回地球,接下來還會擇機安排神舟二十二號飛船去中國空間站。所以,接下來我們的空間站還會有很多工作需要進行,其中一個就是迎接神舟二十二號飛船的到來,另一個則是完成神舟二十號飛船的撤離,其中神舟二十號飛船可能是空載返航。
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神舟二十一號飛船安全著陸
神舟二十號載人飛船是在4月24日發射升空,參與這次飛行任務的航天員乘組在軌飛行超過了200天時間,刷新了我國航天員乘組在軌駐留的最長時間紀錄。此前的神舟十八號乘組在軌飛行總時長達到192天,曾刷新我國航天員乘組在軌飛行時長紀錄,現在這一個紀錄已經被神舟二十號飛行任務乘組打破了。
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在神舟二十號飛行任務中,航天員陳冬也刷新了2個紀錄,其中一個就是他成為了我國第一位在軌飛行時間累計超過400天的航天員,另一個就是他是我國目前執行出艙活動次數最多的航天員。航天員陳冬到現在已經累計進行了6次出艙活動。不過,這個出艙活動次數的紀錄可能保持不了多久。
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因為現在神舟二十一號乘組已經在中國空間站執行任務了,而擔任這次飛行任務的指令長張陸此前曾經參與了神舟十五號飛行任務,在神舟十五號飛行任務中,航天員張陸執行了4次出艙活動,如果在神舟二十一號飛行任務中,航天員張陸進行3次或者更多出艙活動的話,就會再次刷新我國航天員出艙次數。
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神舟二十一號飛船發射升空后,神舟二十號飛行任務就結束了。在完成交接任務后,神舟二十號飛船原計劃在11月5日從中國空間站返回地球,但是由于飛船疑似遭到了空間微小顆粒撞擊,最終讓神舟二十號航天員乘組換乘神舟二十一號飛船返航。在11月14日,神舟二十一號飛船返回艙安全降落到東風著陸場預選著陸區。
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相信很多都看到了神舟二十一號飛船返回地球時的畫面,可能有一些網友好奇,神舟飛船返回艙在著陸地球的那一瞬間,為什么飛船返回艙底部會冒火光,而且現場還掀起灰塵,一時間煙塵滾滾呢?美國的載人龍飛船返回地球的過程卻不是出現這樣的情況,這是怎么回事?難道是我們的技術不如美國嗎?其實不是的,這并不是技術的差距,也不是神舟飛船出現了問題,而是正常操作,大家不需要擔心。
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為什么煙塵滾滾
為什么我們的飛船在著陸的瞬間底部冒火花,還煙塵滾滾,美國的不存在這樣的情況?其實不僅我們的神舟載人飛船會遇到這樣的情況,俄羅斯的聯盟號載人飛船也存在這樣的情況,這都是正常的。我們看到飛船返回地球的過程是怎么樣的,就知道原因了。
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此前曾經有網友給我留言說,飛船、空間站在近地軌道大約400公里的高度飛行,飛船飛行速度高達7.8公里每秒左右,以這么快的速度從400公里軌道返回地球,是不是只需要幾十秒就可以回到地面了?其實不是這樣的,飛船返回地球的過程并不是簡單的高度除以速度這么簡單,背后其實是非常復雜的,任何一個環節出錯都可能會出現問題。
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飛船從空間站撤離后,并不是直接就以7.8公里每秒的速度沖進大氣層然后直奔著陸場,而是需要進入單獨飛行的狀態。在單獨飛行過程中,飛船也不是什么都不做的,而是有很多步驟需要完成。
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一開始,神舟載人飛船是一個整體,有軌道艙、返回艙、推進艙3個艙段,最終只有返回艙安全著陸,軌道艙、推進艙這些艙段都會分離,然后自行墜落大氣層燒毀。最先分離的是軌道艙,推進艙是最后分離,在推進艙分離以后,返回艙就會開始進入大氣層了。
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之所以讓推進艙最后一個進行分離,是因為推進艙有發動機,而飛船本身也有少量的推進劑,所以在完成軌道艙分離后,飛船還要繼續進行姿態的調整,讓推進艙位于飛船前進的方向,這樣的話,啟動推進艙的發動機就能減速了。經過初步的制動減速,飛船速度越來越低,飛行高度也越來越低,在大約145公里的時候,推進艙就會進行分離了。完成分離后,推進艙墜落地球大氣層燒毀,返回艙進入返回地球的軌道。當下降到100公里左右時,飛船返回艙就會進入大氣層了。
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地球有大氣層就有很多好處,除了保護地面免遭空間碎片、隕石之類的小碎片的襲擊外,也可以讓飛船更好地減速。雖然有推進艙的發動機進行了初步的減速,但是飛船的推進劑并不是很多,推進艙的發動機推力也不是很大,而且也沒有運行很長時間,所以飛船返回艙的速度在進入大氣層之前還是相當快的。
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當飛船返回艙以相當快的速度進入大氣層的時候,就會遇到空氣阻力,速度會迅速下降,在這個過程中飛船返回艙外部的氣動加熱效應會非常強烈,溫度急劇上升到1000多℃。在經受這么高溫的灼燒下,飛船返回艙的速度會越來越慢了,不過,在這樣的情況下,飛船返回艙下降速度并不會直接降到0,只能降低到200米每秒左右,基本上不能繼續降低了。
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如果以200米每秒左右的速度進行著陸的話,別說航天員,飛船、探測器都受不了。所以還需要進行下一步的減速才行。當飛船返回艙下降到大約10公里左右的高度時,飛船返回艙就會進行傘降了,通過一系列的傘,可以降飛船返回艙的下降速度降低到7-8米每秒。從一開始超過7公里每秒,降低到200米每秒左右,再到傘降降低到8米每秒左右,這個速度已經是大幅度降低了。可能有一些網友表示,這樣的速度進行著陸是不是就安全了?
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如果是不載人的探測器、衛星的話,這個速度其實沒什么問題的,但是載人飛船返回艙以這個速度著陸的話,可能不大行。因為飛船內有航天員,這個速度著陸的話,對航天員的沖擊還是比較大的,可能會受傷。特別是在空間站飛行半年左右的航天員,他們身體還沒適應過來。
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所以,返回艙還要進行一次緩沖才行。我國神舟載人飛船返回艙和俄羅斯的聯盟號載人飛船返回艙底部都有反推發動機,在距離地面大約1米高度時,這些反推發動機在瞬間啟動,給返回艙一個向上的推力,讓飛船返回艙的下降速度降低到1米每秒左右,相當于步行的速度,從而穩穩地降落到地面。當反推發動機啟動時,飛船返回艙底部自然就冒火光了,強大的推力也會吹起地面的灰塵,所以現場是煙塵滾滾的。
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美國載人龍飛船在傘降過程中的速度也不是無限降低的,在傘降后速度也差不多是7-8米每秒,但是他們的飛船返回艙著陸的時候不會出現冒火光的情況。這是因為他們的飛船不需要反推發動機進行最后的緩沖,而是直接掉入大海,海水本身就起到緩沖的作用了。
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從本質上來看的話,不管是降落到大海,還是使用反推發動機進行最后的緩沖,其實都是為了飛船的安全著陸。海水能夠吸收能量,所以美國飛船不需要反推發動機,這并不是因為我們的技術差距造成的,而是我們的飛船著陸點選擇不同的結果。
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夢舟一號載人飛船即將首飛
在11月1日,中國載人航天工程辦公室發布2026年度載人航天飛行任務標識征集活動公告。根據公告,我國將在2026年發射長征十號甲運載火箭,執行夢舟一號載人飛船的首飛任務,開展無人飛行試驗。
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從時間來看,現在已經是2025年年底了,這意味著夢舟一號載人飛船的首飛時間很近了。和現役的神舟載人飛船不同,夢舟載人飛船除了功能更強大外,返回地球時它是多個傘進行傘降,而且在著陸的時候,返回艙會使用氣囊緩沖方式安全著陸到預定區域。到時候,當夢舟一號載人飛船成功試飛返回以后,它著陸的時候其實也不會像現在的神舟載人飛船那樣吹起灰塵了。
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