神州飛船的返回艙在即將接觸地面的時(shí)候,會(huì)朝著地面放一個(gè)“屁”,然后安穩(wěn)落地。
這個(gè)“屁”叫做精準(zhǔn)反推著陸,是為了減速以減輕返回艙與地面的沖擊力,保護(hù)內(nèi)部的宇航員。
被燒得漆黑的返回艙
這種減速裝置在中俄的返回艙上是基本操作,但是偏偏美國(guó)很少使用,美國(guó)的返回艙都是直接落在海上。
這個(gè)精準(zhǔn)反推是如何實(shí)現(xiàn)的?美國(guó)為何選擇不用?
返回艙返回
精準(zhǔn)反推著陸
返回艙平安著陸后,它的表面都會(huì)被燒得黑漆漆的。
這不是因?yàn)榈厍虻拇髿鉁囟群芨?,而是因?yàn)榉祷嘏撓侣涞乃俣群芸?,達(dá)到了每秒5千米,表面和空氣摩擦產(chǎn)生了大量的熱,將表面的材料燒成了這樣。
返回艙下落時(shí),表面最高溫度會(huì)達(dá)到2000 以上,這溫度啥材料來(lái)了也得掉一層皮。
如果任由返回艙自由落體運(yùn)動(dòng),那么它會(huì)直接在地面上砸一個(gè)大坑,宇航員在里面承受前所未有的沖擊力。
這顯然是不行的,于是就要對(duì)返回艙進(jìn)行減速。
返回艙著陸后救援
在空中的時(shí)候,返回艙會(huì)依次打開(kāi)三個(gè)降落傘減速。
第一個(gè)傘叫做引導(dǎo)傘,它的作用是擺正返回艙的位置,因?yàn)榉祷嘏撛谙侣溥^(guò)程中,可能是立著的,也有可能是躺著的。
引導(dǎo)傘將返回艙的位置擺正,最底面朝向地面下落,這個(gè)過(guò)程持續(xù)很短,位置一旦擺正,就會(huì)切斷引導(dǎo)傘。
返回艙打開(kāi)降落傘
第二個(gè)傘是減速傘,它雖然長(zhǎng)得小,但是能在瞬間將返回艙的速度減小一半。
之所以將它設(shè)計(jì)得這么小,主要是為了開(kāi)傘速度快,而且這回速度非???,如果傘面過(guò)大,很有可能發(fā)生破裂。
第三個(gè)傘才是我們熟悉的那個(gè)大傘,也叫主傘,上面畫(huà)著紅色的圈圈,格外顯眼。
主傘的直徑達(dá)到了30米以上,傘面積在2000平方米以上,它的作用是進(jìn)一步減速,并且讓人更容易發(fā)現(xiàn)返回艙。
降落傘更容易被發(fā)現(xiàn)
可是即便有這三個(gè)降落傘的減速,返回艙在接近地面的時(shí)候,依然具有每秒8米的速度。
以這個(gè)速度撞擊地面,會(huì)因?yàn)榕nD第三定律,受到極大的反作用力,里面的宇航員會(huì)感覺(jué)到巨大的顛簸。
因此,在距離地面還有1米的時(shí)候,返回艙會(huì)朝地面放一個(gè)“屁”,我們會(huì)看到附近地面瞬間煙塵飛起。
很多人認(rèn)為這是撞擊揚(yáng)起的灰塵,實(shí)際上這是精準(zhǔn)反推著陸點(diǎn)火吹起來(lái)的塵土。
這個(gè)“屁”就是返回艙用自己最后的一點(diǎn)燃料點(diǎn)火,讓最終的落地速度降到最低,低到無(wú)法傷害到里面的航天員。
降落時(shí)的塵土
因?yàn)榉祷嘏摂y帶的燃料很少,必須用到刀刃上,所以這個(gè)點(diǎn)火的高度必須精確到1米。
高了燃料不夠,低了減速效果不明顯,為了能夠精確地測(cè)量出返回艙距離地面只有1米,在“放屁”之前,會(huì)先放出射線。
射線是一種高頻率的電磁波,具有波粒二象性,能夠在接觸地面之后反射回來(lái),通過(guò)射線測(cè)量出高度,然后點(diǎn)火噴射,讓返回艙減速,最后平安著陸。
精準(zhǔn)反推著陸
著陸之后,需要盡快將主傘的傘繩切斷,因?yàn)橹鱾愕拿娣e太大,往往返回艙落地了,它還在空中。
一個(gè)風(fēng)出來(lái),主傘就會(huì)往別的方向飛,拖拽著返回艙翻滾,宇航員就會(huì)跟著在里面翻滾,并不安全。
這種著陸方式是我國(guó)神舟系列返回艙的標(biāo)配,而在俄羅斯他們也采取這個(gè)方法。
奇怪的是,美國(guó)很少使用精準(zhǔn)反推著陸,他們都是直接掉進(jìn)海里漂浮。
難道美國(guó)沒(méi)有這個(gè)技術(shù)嗎?
美國(guó)的返回艙直接掉海里
美國(guó)返回艙“跳?!?/p>
美國(guó)的返回艙都喜歡往海上懟,直接掉在海里漂浮,然后將返回艙附近的海水染成顯眼的紅色或者橘紅色,讓直升飛機(jī)很快發(fā)現(xiàn)它。
相反,中俄兩國(guó)降落喜歡直接落到地上,美國(guó)的這種返回方式叫做“濺落”,因?yàn)闆](méi)有反助推這一環(huán)節(jié),掉進(jìn)海里的一瞬間會(huì)濺起水花。
美國(guó)的國(guó)土面積也不小,很多地方也是空無(wú)人煙,比如他們西部就有足夠大的無(wú)人區(qū),為何他們特別鐘愛(ài)濺落的形式?
當(dāng)年的阿波羅11號(hào)返回艙
美國(guó)采取降落在海面上,并不是因?yàn)樗麄儾痪邆渚珳?zhǔn)反推著陸的技術(shù)。
在他們登月、登火星的過(guò)程中,都使用過(guò)這個(gè)技術(shù),火箭公司Space X的火箭回收,里面也有精準(zhǔn)反推著陸技術(shù)。
由此可見(jiàn),美國(guó)是拿著這個(gè)技術(shù)并不打算用。
而他們之所以不用在返回艙上,是因?yàn)楹椭卸韮蓢?guó)的情況不一樣。
Space X的火箭回收
首先,美國(guó)擁有東西海岸線,西有太平洋,東有大西洋,外加它還有一個(gè)夏威夷,所以領(lǐng)海面積非常大,足足有1200多萬(wàn)平方公里,超過(guò)了自己的國(guó)土面積。
而且這些海洋都處于溫帶和熱帶,基本上全年不會(huì)結(jié)冰,視野開(kāi)闊。
對(duì)于美國(guó)的返回艙來(lái)說(shuō),降落在自己的海上比降落在陸地上更容易。
美國(guó)的海比地還要寬
其次,水是一種很好的緩沖劑,能夠抵消掉降落時(shí)具有的動(dòng)量,這樣就不用額外給返回艙攜帶燃料。
最后就是,美國(guó)的土地私有化很?chē)?yán)重,地兒沒(méi)人不代表沒(méi)主人,有的時(shí)候一片荒地也是也有人買(mǎi)下來(lái)了。
降落在人家的土地上,如果造成了破壞NASA要賠錢(qián)的,為了避免不必要的糾紛,干脆降落在自家領(lǐng)海上。
并且美國(guó)的海軍基地很多,返回艙降落之后能夠就近出動(dòng)救援,速度比在陸地上還要快。
美國(guó)西部的無(wú)人區(qū)
而中俄采取著陸,原因正好與美國(guó)相反。
我國(guó)的領(lǐng)海面積300多萬(wàn)平方公里,只有國(guó)土面積的三分之一,降落在陸地上更方便。
俄羅斯雖然也有很長(zhǎng)的海岸線以及領(lǐng)海,但是他們的海大部分都是寒帶,一年之中長(zhǎng)時(shí)間結(jié)冰,不適合濺落。
北冰洋結(jié)冰
我國(guó)的神舟系列的返回艙基本上都降落在四王子旗,但是在訓(xùn)練宇航員的時(shí)候,會(huì)考慮到降落在水上的情況。
因?yàn)榉祷嘏摶貋?lái)的過(guò)程非常危險(xiǎn),要根據(jù)它的情況進(jìn)行調(diào)整,如果地面條件不允許,就會(huì)更改降落地點(diǎn)。
因此,在訓(xùn)練時(shí),會(huì)假設(shè)每一種著陸方式,讓宇航員熟練掌握每一種地形的自救模式。
那么,精準(zhǔn)反推著陸和濺落,究竟誰(shuí)更好呢?
神舟飛船降落在四王子旗
哪種方式更好
其實(shí),這兩種方式?jīng)]有誰(shuí)好誰(shuí)壞,只有最適合,中、美、俄三國(guó)都是根據(jù)自身的實(shí)際情況,決定返回著陸的地點(diǎn)。
使用了不適合自己的方法,那才是壞主意。
比如我國(guó)采用濺落的方式,那么可降落的地點(diǎn)縮減為300多萬(wàn)平方公里,難度瞬間比降落在陸地上高多了。
如果俄羅斯采取濺落,萬(wàn)一任務(wù)是在冬天執(zhí)行的,它降落在北冰洋和降落在地面上好像沒(méi)有區(qū)別了。
我國(guó)也會(huì)進(jìn)行海上降落的演練
而且精準(zhǔn)反推著陸不僅只用在返回艙著陸上,它還可以用在登陸其他巖石星體上。
我國(guó)的玉兔月球車(chē)、祝融火星車(chē),在著陸月球和火星的時(shí)候,同樣采取了這個(gè)辦法。
精準(zhǔn)反推著陸模式也隨著降落次數(shù)的增加而進(jìn)行改良,讓其性能更加完好,同時(shí)它也是宇航員平安回家的保障。
救援人員進(jìn)行演練
不過(guò)精準(zhǔn)反推著陸也有一個(gè)小局限,那就是必須要給返回艙裝上燃料,雖然不算太多,但是無(wú)形中增加了返回艙的重量。
返回艙是飛行器的一部分,根據(jù)航天上的規(guī)律,飛行器每增加1千克,就需要增加750千克的火箭燃料。
因此,不要小看了這一點(diǎn)點(diǎn)助推燃料,它可能會(huì)讓原本計(jì)劃的火箭重幾百公斤。
不過(guò)這幾百公斤就當(dāng)是為宇航員上的保險(xiǎn),這么想也就覺(jué)得比較值了。
火箭發(fā)射升空
精準(zhǔn)反推著陸是一項(xiàng)非常有前景的技術(shù),所以我國(guó)才會(huì)發(fā)展它,未來(lái)它甚至?xí)挥玫教?yáng)系之外的天體上。