在12月9日,2名俄宇航员和1名美宇航员乘坐俄罗斯“联盟MS-27”号载人飞船从国际空间站返回地球,这艘飞船在撤离后大约飞行了3小时22分后,成功在哈萨克斯坦的着陆场软着陆,3名宇航员结束了为期245天时间的在轨飞行任务。
联盟MS-27号飞船是在4月8日发射升空的,从发射升空到返回地球,飞船飞行时间长达8个月之久。之前俄罗斯的联盟号飞船的轮换周期也是大约6个月的,但是后来美国和俄罗斯签署了合作协议,将延续国际空间站联合乘组合作协议至2027年。与此同时,俄罗斯方面也对联盟号飞船的在轨时间进行了调整,从原先的6个月时间调整为8个月时间。
经过这样的调整后,俄罗斯的联盟号载人飞船的发射频率从之前的2年4次调整为了每2年3次了。而美国的载人龙飞船则依旧保持每年2次的发射频率。至于俄罗斯飞船发射频率为什么进行调整,美国和俄罗斯都没有给出具体的原因。
飞船着陆瞬间为何火光四溅
联盟MS-27号载人飞船在轨飞行时间长达8个月,结束任务后顺利返回地球,而它返回地球的过程和我们神舟载人飞船、美国的载人龙飞船返航的过程是很相似的,都需要进行伞降,然后才能实现安全着陆,而且外部都是被烧得黑不溜秋、面目全非。
和美国的载人龙飞船不同的是,联盟号载人飞船、神舟载人飞船在着陆瞬间,飞船底部会出现火光,而且现场也是烟尘滚滚的,而美国的载人龙飞船在着陆的瞬间就不会出现这样的情况。这到底是怎么回事呢?我们看下飞船返回地球的过程就知道了。
飞船这些航天器从外太空返回地球的过程是非常复杂的,可不像我们出去旅游开车回家那么简单,需要进行一系列的操作,在合适的时间、在合适的位置还要以合适的角度进入大气层,飞船才会比较精准地降落到预选着陆点,不然的话,飞船可能会飞到其他地方去,甚至可能会没法返回地球。
航天器在外太空飞行时速度都是非常快的,像在近地轨道飞行的飞船、卫星、探测器、空间站这些航天器的飞行速度就接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒,之所以这些航天器的速度都是差不多是这一个速度,是因为只有达到或者超过这一个速度,航天器才能长时间在外太空飞行,速度慢下来的话,高度就会降下来,就会重返地球。
飞船从外太空返回地球的过程,简单地说就是减速的过程,通过一系列的手段降低飞船的速度,它的高度就会越来越低,最后重返地球。其实,在正常情况下,航天器在近地轨道飞行也会受到空气阻力,速度也会越来越慢,慢慢地就会重返地球的,这个过程可能需要比较长时间,有一些需要几个月,有一些甚至需要好几年甚至更长时间。
但是载人飞船搭乘了航天员,不能飞行太长时间,像联盟MS-27号飞船从撤离到着陆就只用了不到3个半小时,我国神舟二十一号飞船从撤离到着陆大概用了5个半小时。飞船之所以可以这么快回来,是因为它采取了一系列的减速措施。
第一个减速过程就是使用飞船的推进舱发动机进行减速。飞船撤离后会进行姿态的调整,让推进舱位于飞船前进方向的前方,随后启动发动机进行第一次减速,飞船飞行速度就会降下来了,飞行高度也降下来了,然后进入返回地球的轨道。以神舟载人飞船为例,在下降到大约145公里后,推进舱就会分离,留下返回舱自行沿着轨道继续返航。
第二个减速过程就是气动减速。飞船返回舱无动力下降高度,在下降到大约100公里的时候,就会再入大气层了。由于这时候飞船返回舱速度还是比较快的,所以进入大气层后,气动加热效应会很强烈,外部温度飙升到1000多℃。在这么高温的灼烧下,飞船返回舱外部就像被熊熊大火包围着,这个过程中飞船也会出现短暂的失联。也正是由于经受这么高温的灼烧,飞船返回舱外部就会被烧得黑不溜秋、面目全非了。
虽然飞船返航时会经受这么高温的灼烧,但是大家不需要担心,飞船还是安全的。因为飞船返回舱具有耐高温的特性,外部涂有烧蚀材料、隔热材料,这些材料可以带走大量的热量,保护飞船返回舱不被高温烧毁。而这些烧蚀材料、隔热材料的脱落也是正常情况,大家不需要担心。
第三个减速过程就是伞降。前面的第二个减速过程只能让飞船返回舱下降速度降低到200米每秒左右,如果不采用其他的方法来减速的话,飞船肯定是没法安全着陆的,所以就需要进行伞降。我们的神舟载人飞船、俄罗斯的联盟号载人飞船都是采用1个巨大的降落伞进行减速,美国的载人龙飞船则采用4个伞同时 伞降减速。借助这些降落伞的减速,飞船的速度可以降低到7米每秒左右。
第四个减速过程就是缓冲。伞降虽然可以让飞船返回舱下降速度降低到7-8米每秒,但是没法继续降低速度了,这个速度对于飞船来说其实是很安全的了,但是对于在飞船内的航天员来说,如果直接着陆的话,冲击力还是比较大,可能会给航天员造成一些影响。所以飞船还需要进行一次减速才行。
我国神舟载人飞船、俄罗斯联盟号载人飞船返回舱底部都安装有反推发动机,在即将着陆的那一瞬间,这些发动机就会启动给飞船提供一个向上的推力,让飞船返回舱下降速度降低到1-2米每秒。也正是这些发动机启动进行减速,所以飞船着陆的瞬间,底部就会冒火光,强大的推力也会掀起灰尘,所以现场可以说是烟尘滚滚的。而美国的载人龙飞船没有这样的情况,是因为他们的飞船直接掉到海里,借助海水来吸收这些冲击力,他们的飞船就不需要反推发动机了。