最新消息，載人航天工程空間站工程階段飛行任務(wù)總指揮部決定，9月17日神舟十二號飛船返回地球。

　　太空出差3個(gè)月，三位航天員要回家了。離開中國空間站，踏上重返地球的路，航天員要闖過哪些關(guān)？首次選擇降落東風(fēng)著陸場，原因是啥？科普中國《軍事科技前沿》專訪了國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會副主席、中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光。

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　　航天員重返地球風(fēng)險(xiǎn)高，首次在東風(fēng)著陸場降落

　　問：神舟十二號的三名航天員從太空出發(fā)，重返地球家園，這個(gè)過程大致是怎樣的呢？

　　楊宇光：重返地球是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)過程。航天器以7.8公里每秒的速度環(huán)繞地球運(yùn)行，而空間軌道運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是，如果航天器原來是在一個(gè)圓軌道上運(yùn)行，只需把速度稍降一點(diǎn)點(diǎn)，就會進(jìn)入一個(gè)橢圓軌道，這個(gè)橢圓軌道離地球最近的點(diǎn)是近地點(diǎn)。當(dāng)速度降到一定程度后，這個(gè)近地點(diǎn)就能低到大氣層內(nèi)了，隨后利用大氣阻力減速。

　　飛船和地心連線與地面的交點(diǎn)被稱為星下點(diǎn)，而飛船運(yùn)行和地球自轉(zhuǎn)使得星下點(diǎn)在地球表面移動(dòng)，形成星下點(diǎn)軌跡。當(dāng)軌跡運(yùn)行到非洲南端附近時(shí)，地面會向飛船下發(fā)制動(dòng)指令，減速后進(jìn)入近地點(diǎn)降低后的橢圓軌道運(yùn)行。大約在經(jīng)過巴基斯坦卡拉奇上空時(shí)，飛船接觸大氣層并開始?xì)鈩?dòng)加熱，隨后經(jīng)過我國新疆入境。在飛行高度達(dá)到10公里左右時(shí)，飛船打開降落傘，速度進(jìn)一步降低，并拋掉它下面的防熱大底。大約離地面還有一米高時(shí)，飛船里的幾個(gè)小固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步反推減速，讓航天員以一個(gè)舒服的速度著陸。

　　返回過程復(fù)雜，任何環(huán)節(jié)都不能出錯(cuò)。首先，飛船與大氣劇烈摩擦產(chǎn)生極大熱量，因此飛船具有氣動(dòng)外形，下面有一個(gè)防熱大底，承受上千度的高溫，防止熱量傳到航天器內(nèi)部，這是返回過程中影響飛船安全性的一個(gè)關(guān)鍵問題。第二，降落傘必須能夠正常工作，這也是神舟飛船設(shè)計(jì)了主、備兩套傘的原因。降落傘在人類航天歷史上出過問題，上世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)“聯(lián)盟一號”就發(fā)生了降落傘纏繞問題，沒有打開，返回艙以極快的速度撞擊到地面后立刻上升，教訓(xùn)慘痛。此外，還有座椅抬升緩沖、維持艙內(nèi)氣壓等一系列操作，共同保證航天員安全著陸。

　　問：這次神舟十二號返回與之前的返回任務(wù)相比，有什么不一樣嗎？

　　楊宇光：我認(rèn)為主要有兩點(diǎn)不同。第一，神舟十二號與空間站核心艙對接了三個(gè)月，過去神舟飛船沒有飛過這么長時(shí)間，這三個(gè)月里，空間輻射環(huán)境等都對飛船設(shè)備產(chǎn)生影響。飛船和核心艙分離前，我們會對這些設(shè)備進(jìn)行充分檢測，確保沒問題再離開。

　　第二，這是神舟飛船首次在東風(fēng)著陸場降落，而過去神舟飛船都是落在四子王旗著陸場。為什么這次換地方了呢？過去，神舟飛船是從一個(gè)固定的高度返回，而到了空間站階段，神舟飛船在軌時(shí)間變長，運(yùn)行軌道受空間站軌道規(guī)劃影響，所以它的高度變化范圍較大，不見得是從一個(gè)固定高度返回。

　　高度變化，意味著飛船返回著陸點(diǎn)范圍可能會變化較大，主要體現(xiàn)在東西方向上。東風(fēng)著陸場位于戈壁地區(qū)，它的整個(gè)東西方向的寬度更大，且大都屬于無人區(qū)或者說是一個(gè)相對安全的區(qū)域，降落更具可控性和便利性。

　　北斗導(dǎo)航終端精確定位飛船位置，測控站全程監(jiān)視飛船飛行，光學(xué)設(shè)備和雷達(dá)跟蹤預(yù)報(bào)軌跡

　　問：如何確保飛船降落在可控區(qū)域內(nèi)？我們可以準(zhǔn)確判斷降落點(diǎn)嗎？

　　楊宇光：飛船采用半彈道式方式返回，整體受控，具有理論落點(diǎn)。但是，飛船再入大氣層的過程中受到各種擾動(dòng)，大氣層密度、高空風(fēng)場都會對飛船軌跡產(chǎn)生影響。當(dāng)飛船降落傘打開后，風(fēng)的影響還會更大。

　　但這不代表飛船著陸不可控。返回著陸是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要多方面配合，地面的著陸場系統(tǒng)、測控系統(tǒng)都要進(jìn)行很多工作，國內(nèi)外的多個(gè)測控站全程監(jiān)視飛船飛行，光學(xué)設(shè)備和雷達(dá)跟蹤預(yù)報(bào)軌跡。

　　問：神舟十二號上有沒有定位設(shè)備？我們是不是可以隨時(shí)得知飛船的“實(shí)時(shí)位置”？

　　楊宇光：飛船上有北斗的導(dǎo)航終端，在空間軌道運(yùn)行時(shí)可以精確給出它的位置和速度。不過，在飛船再入大氣層過程中，有一段導(dǎo)航是不起作用的，我們稱之為“黑障區(qū)”。剛才提到過，再入過程摩擦劇烈產(chǎn)生高溫，高溫會使飛船表面的防熱材料燒蝕，形成帶電的等離子體鞘，它能屏蔽無線電波，地面與飛船之間的無線電通信便中斷了。不只是神舟飛船，任何航天器在返回地球時(shí)都會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。隨著飛船速度降低，溫度降低，等離子體鞘解除，通信也就恢復(fù)了，地面可以實(shí)時(shí)得知飛船位置和速度。當(dāng)然，即使在“黑障區(qū)”，我們也可以用雷達(dá)去密切監(jiān)視飛船。

　　落地后，導(dǎo)航終端依然有效，搜救人員可以獲知飛船經(jīng)緯度坐標(biāo)。在精確預(yù)報(bào)的前提下，地面搜救團(tuán)隊(duì)才能在飛船落地后快速到達(dá)落點(diǎn)。飛船上也有無線電信標(biāo)以及閃光燈來輔助搜救人員找到飛船。

　　問：神舟十二號返回地球之后，接下來空間站還有哪些發(fā)射任務(wù)？

　　楊宇光：應(yīng)當(dāng)說今年和明年，我們的空間站的發(fā)射任務(wù)是非常非常繁重的。那么，其實(shí)在后面的發(fā)射任務(wù)之前有一項(xiàng)重要的操作，實(shí)際上神舟十二號飛船在返回之前就已經(jīng)做了一個(gè)模擬從徑向?qū)涌诤涂臻g站進(jìn)行對接的這樣一個(gè)操作。

　　目前，我們的空間站有一個(gè)前向?qū)涌冢幸粋€(gè)后向?qū)涌冢€有一個(gè)從下方對上去的，一個(gè)徑向的對接口。那么，從前方和后方對接過去我們已經(jīng)做了很多次了，非常成熟。但是，從下方這樣去對接，過去還沒有做過。所以我們在返回之前做了這樣一個(gè)動(dòng)作。

　　那么，在神舟十二號撤離以后，我們的天舟貨運(yùn)飛船做了一件事，我們的天舟二號原始是對接在這個(gè)空間站的后向?qū)涌诘模蛛x，然后通過繞飛繞到空間站的前向，然后和空間站的前向?qū)涌谶M(jìn)行對接。而且對接以后我要用機(jī)械臂輔助它，進(jìn)行轉(zhuǎn)位的這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，就當(dāng)它是我們的未來的實(shí)驗(yàn)艙把它轉(zhuǎn)到側(cè)向的靠泊口，這是我們要進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)。

　　所以之后，其實(shí)我們是要發(fā)射我們的天舟三號貨運(yùn)飛船，我們的神舟十三號乘組，6個(gè)月的吃的喝的就全在里面了。就是說我們的天舟三號貨運(yùn)飛船馬上就是要發(fā)射，去和我們的空間站進(jìn)行對接。

　　在這之后，就是發(fā)射我們的神舟十三號飛船。神舟十三號飛船就要在軌待6個(gè)月的時(shí)間，就和我們未來正常的乘組輪換，每一波的乘組所待的時(shí)間一樣長了。也就是如果說神舟十三號任務(wù)能夠順利正常的實(shí)施的話，意味著我們就完全地掌握了航天員在軌長期駐留所需要的100%的關(guān)鍵技術(shù)。

　　所以，神舟十三號任務(wù)將是我們 在空間站的關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的最后一次載人飛行任務(wù)，應(yīng)當(dāng)說是非常重要的。

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