中国神舟载人飞船结构和它的返回之旅

军武跨经纬 2024-05-01 09:03:42

神舟十七号三名航天员于北京时间2024年4月30日17点46分50秒成功着陆东风着落场。

三名航天员汤洪波、唐胜杰、江新林全部安全顺利出舱!

指令长汤洪波首先出舱,适应地球环境

神舟飞船结构简介

神舟飞船是我国自主设计、具有完全自主知识产权的载人天地往返运输器,主要执行人员和物资天地往返运输任务。神舟飞船采用三舱式结构,由轨道舱、返回舱和推进舱3个舱以及附加段组成。

三舱结构布局中,轨道舱位于飞船的前部,返回舱位于飞船的中部,推进舱位于飞船的底部。

神舟飞船三舱结构

其中,轨道舱和附加段用于飞船的前部,返回舱为密封结构,外形为呈钟形的大钝头倒锥体,为航天员提供主要的生存空间和生命保障系统,航天员在发射、交会对接以及返回阶段都在返回舱内。

推进舱为飞船提供动力来源,在舱壁上有一对像翅膀一样的可以转动的太阳能帆板,底部还装有4台发动机,用于飞船的姿态控制、变轨和制动。

总长近9米,总重约8吨,乘员人数3人,飞船内航天员自由活动空间6立方米。

神舟十七号返回详细介绍

今天8点43分,神舟17号撤离空间站节点舱的前向端口,先后在距离空间站19米、200米停泊点停泊,此后神舟17号飞船逐渐远离了空间站,并且完成了180°调头,变成了正飞的姿态,也就是从推进舱在前变成了轨道舱在前。

神舟飞船从左到右分别是轨道舱、返回舱和推进舱

这次神舟17号返回依然采取了神舟13号以来的快速返回方案,绕地球的圈数从早先的十一圈缩短到了五圈,七个半小时,大幅度缩短了航天员返程的时间,也减轻了航天员在狭小的返回舱舱内长时间停留的不适感。

经过五圈绕地球飞行之后,最后的冲刺阶段就开始了,在大约50分钟的时间里返回舱将从大约390公里的高度回到地面。

这一路返回舱穿越重重的难关:这个期间有四步关键的动作,第一步动作就是两次调姿轨反分离,这组动作在大约390公里的高度完成先是一次调姿——飞船水平方向旋转90°,一次到位。

轨反分离也就是轨道舱和返回舱之间分离,分离之后神舟飞船就只剩下两舱,也就是返回舱和推进舱的组合体。

分离之后紧接着就是二次调姿,继续将水平方向旋转90°,变成了推进舱在前返回舱在后,也就是倒着飞,而且推进舱还会翘起来有一个俯仰角,为制动减速进入返回轨道做准备。

两次分离的过程非常快,持续大约120秒,两分钟左右就全部完成。

随后返回制动开始,在返回制动的过程当中除了推进舱底部的主发动机点火,侧面的姿控发动机也同时工作。

这是为了在制动的同时保持姿态的稳定,返回制动一般持续150秒到180秒左右自动结束之后,飞船就进入返回轨道,滑行高度逐渐下降在距离地面大约145公里的时候,第二步关键动作来了:

推返分离——推进舱和返回舱分离,推进舱穿越大气层的时候被烧毁。

而返回舱独自返回地面,大约在120公里的高度返回舱即将进入大气层,这时还要进行配平攻角的调整。

也就是把防热大底朝前,在距离地面大约100公里的高度时,返回舱大约七公里每秒的速度冲进大气层,由于和大气发生剧烈的摩擦返回舱就如同一个火球在天际划过。

大约80到40公里的高度返回舱的外面还会形成一个等离子鞘,导致地面与返回舱附近的无线电通信中断,这个阶段被称为“黑障区”,穿过黑障区后返回舱速度大大降低,返回舱的速度已经下降到了大约200米每秒,也就是时速700多公里,但这个速度还是太快,需要继续减速,返回舱继续下降到十公里左右的高度,这个时候空气足够的稠密。

第三步关键的动作来了——开伞:过程是三级开伞,一个拉一个,引导伞,减速伞最后是主伞,1200平方米的主伞打开之后,返回舱下降的速度就降低到了每秒7到8米,到大约6公里高度的时候,返回舱掉防热大底抛掉,

最后一步也就是第四步着陆距离地面1米左右的时候,四个着陆反推发动机会同时点火,返回舱进一步的减速,最终以每秒2米左右的速度安全着陆。

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