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在萬眾期待之下,神舟二十一號載人飛船降落在預定著陸場,神舟二十號3位航天員陳冬、陳中瑞和王杰平安回到地球上了。從第一次預報落點到最后飛船實際落點的坐標來計算,此次神舟二十一飛船可謂是精準返回,飛船飛行了14.8萬公里之后,最后落點誤差僅5130米。
神舟二十一號飛船要想在準確時間在準確地點降落,絕非易事。再加上這次神二十一的返回采用了更快的返回模式,比從神舟十三號到神舟十九號的返回時間縮短3.5小時,比神舟十二號更是縮短18.5小時,這更加需要考驗中國航天的軌道控制技術。那么,神二十一究竟是怎樣實現又快又精準的返回呢?
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神二十一飛船每秒以約7.6公里的速度在軌道上飛行,而地球也在自西向東自轉。神舟飛船與地表上的東風著陸場存在著不同方向的相對運動,這就造成了飛船很難精確對準著陸場。
神二十一飛船在真正飛向著陸場之前,需要進行一系列復雜的軌道技術,并不斷進行校準。等到飛船的軌道平面能夠經過著陸場時,飛船才能找到機會精準飛向著陸場。
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在神舟十九號及之前的飛船返回時,飛船需要繞著地球飛行5.5圈,才會最終再入大氣層。而這次得益于更為精確的軌道控制技術,比如北斗系統提供更高的導航精度,神二十一飛船的繞飛圈數減少到3.5圈,這樣就能更快實現返回著陸場。
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神二十一飛船先繞著地球飛行了14.8萬公里,找到返回軌道后再開始進入最后的返回階段。在飛船返回時,先會在高度380公里的太空中,進行一次姿態調整,逆時針旋轉90度,然后進行軌道艙與返回艙分離。
接著開始第二次調姿,推返組合體再逆時針轉動90度。隨后,推進艙點火制動,開始下降軌道高度。
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由于返回制動對飛船的飛行軌道影響較大,所以會開始進行飛船的落點預報,以為地面的搜救作參考。在神二十一飛船完成制動后,地面飛行控制中心發出了第一次落點預報:落點經度東經100°04′33″,落點緯度北緯41°37′36″。
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隨著飛船高度下降到145公里時,開始進行推進艙與返回艙的分離,這樣的動作會影響到返回艙的飛行軌道,航天員也能感受到聲音和震動,所以地面飛控中心又進行了落點預報調整,發出了第二次落點預報:東經100°04′41″,北緯41°37′36″。可以看到,這與第一次的落點預報坐標相差極其微小,幾乎沒變化。
接下來,神二十一返回艙開始以1.6度的再入姿態角高速再入大氣層。由于速度極高,飛船強烈壓縮前方空氣,可以產生一兩千度的高溫,在飛船外表形成一個巨大的等離子體火球,阻隔無線電通信,這就是黑障區。其范圍在80至40公里的高度,持續時間約5分鐘。
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當返回艙高度降低至10公里時,就會打開傘艙蓋,依次拉開引導傘、減速傘和主降落傘,讓飛船的速度迅速降至5至6米/秒。一系列的開傘動作也會對返回艙的飛行狀態造成影響,這就有了第三次落點預報:東經100°04′20″,北緯41°39′18″。通過計算可知,這與第二次預報的落點相距3180米。可見,經過黑障區以及開傘動作后,對于返回艙的飛行狀態產生一些影響。
等到返回艙的高度降至675米時,第四次落點預報發出:東經100°03′17″,北緯41°40′04″。這次與上一次預報的落點相距約2030米,差距還是很小的。
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當返回艙的高度降至1米時,底部的4臺反推火箭發動機點火,使返回艙以大約每秒兩三米的速度軟著陸。
在返回艙成功著陸后不久,搜救隊伍給出了返回艙的實際落點坐標:東經100°03′00″,北緯41°40′07″。相對于第一次預報的落點,實際落點與之相距5130米。由于返回艙開傘后,高空風非常大,把返回艙吹得出現大幅搖擺,這會讓最后的落點有一些偏差。
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總體而言,神舟二十一號載人飛船的返回是非常精準的。要知道,飛船飛行了14.8萬公里后,最后落點偏差也只有5.13公里。神二十一飛船實現了又快又精準的返回,為中國航天技術的不斷進步而自豪。這次神二十航天員的返回也可以說是載入中國航天史冊的一次返回,致敬中國航天!
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