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万里中十环！揭秘神舟十三号回家路

2022-04-16 18:35:51 来源：中国青年报客户端

中青报・中青网记者邱晨辉

阔别地球半年之久，3名航天员终于回家了。4月16日，神舟十三号飞行乘组安全返回地面，这是神舟载人飞船首次采用快速返回方案。

“与神舟十二号返回过程相比，神舟十三号采用5圈快速返回方案，缩短了航天员在神舟飞船返回舱内的等待时间，让航天员返回时长从之前的约一天时间缩短到8小时左右。”中国航天科技集团五院载人飞船系统项目技术副经理邵立民说。

载人航天，人命关天。神舟飞船是航天员实现天地往返的生命之舟，由中国航天科技集团五院抓总研制。神舟十三号载人飞船由轨道舱、返回舱、推进舱三舱构成，历经3个阶段从距离地面300多公里的太空穿越大气。

这是中国空间站关键技术验证阶段发射的第二艘载人飞船，也是我国迄今驻留太空时间最久的神舟飞船。

“神舟十三号载人飞船返回地面可以说是过程复杂、惊心动魄，要经过轨返分离、推返分离、再入、过黑障区、开降落伞等关键飞行事件及环节，还要经过严酷的空间环境和轨道条件考验。”邵立民说。

他告诉记者，在科技人员的精心设计下，神舟十三号载人飞船把握住了“三个度”即速度、温度和精度，确保稳稳落地、安全“回家”。

神舟十三号载人飞船返回前示意图。中国航天科技集团五院供图

第一度是“速度”控制恰到好处。

神舟飞船在轨道上运行的速度接近第一宇宙速度，在如此快的速度下，要确保航天员的安全，就必须对返回地面后的最终着陆速度进行控制。

邵立民说，为实现这一目标，科技人员在飞船研制阶段开展大量试验验证和数据判读，保证飞船在着陆过程中逐步降低速度。

具体来看，返回前，由推进舱轨控发动机实施制动，降低轨道能量和轨道高度，确保飞船再入大气层；返回舱具有特定气动外形，进入大气层后，依靠空气动力产生的阻力和升力减速；返回舱运动至地面附近时打开降落伞，进一步降低速度；快着陆的瞬间开启返回舱底部的着陆反推发动机，最终将落地速度降低到一定范围内。

第二度是“温度”控制火候适中。

邵立民说，返回舱进入大气层后，将与空气发生剧烈摩擦，舱体表面局部温度可达上千摄氏度。为了确保舱内温度依然舒适，飞船控温的主要手段就是依靠防热结构对舱内进行保护。

他告诉记者，科技人员在舱体表面设计了防热涂层，敷设有一层烧蚀材料。当达到一定温度时，烧蚀材料升华脱落，带走大量热量。此外，返回前会实施“热控预冷”，提前将返回舱温度降低少许，使飞船再入大气层前舱内温度有一个较低基准。

第三度是“精度”控制稳操胜券。

“神舟飞船返回犹如万里中十环，对于着陆精度的要求极高，要使返回舱着陆在指定区域，就必须对飞船着陆点的精度进行控制。”邵立民说，科技人员为神舟十三号飞船配备了一套“着陆轻功”。

首先是返回轨道维持，调整飞船的轨道平面，使飞船星下点轨迹经过返回瞄准点；随后返回制动，通过制动的速度增量和发动机开机时刻，确保再入角和返回航程，为精准着陆提供保障；最后是返回舱升力控制，进入大气层后，返回舱通过一系列姿态机动，巧妙利用空气动力产生的升力，进行航向和横向运动的控制，精准调整预定的着落点，最终平安返回。

“整个返回过程中，航天员主要负责物资的转移和安装，并不需要对飞船进行特殊的操作和维护。”邵立民说，神舟飞船没有航天员参与，也能够独立控制飞行，航天员主要解决地面无法操作的事情，比如转移需要带回地面的货物，关上舱门，穿好压力服，将自己固定在座椅上。

至于航天员带回了哪些东西，邵立民说“这就很多了”，比如航天员的在轨记录、视频照片、实验样品，等等，“空间站任务目前还处于关键技术验证阶段，有些情况跟预期不一样，所以需要航天员带回地面进行分析。”

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