據(jù)新華社電經(jīng)過多天太空之旅后，神舟六號飛船返回艙不久將返回祖國。我國載人航天工程著陸場系統(tǒng)總設(shè)計師侯鷹在接受新華社記者采訪時說，飛船回家之路并不輕松，要闖過“燒蝕關(guān)”“黑障關(guān)”“過載關(guān)”和“沖擊關(guān)”四道關(guān)口。
第一關(guān)：“燒蝕關(guān)”
飛船將會變成一團(tuán)火球
侯鷹說，在整個飛行過程中，發(fā)射和返回過程對航天員和飛船的考驗最大，而返回階段尤為突出。在距地球約100公里時，返回艙開始再入大氣層。由于返回艙對大氣的高速摩擦和對周圍空氣的壓縮，返回艙的速度急劇降低，這樣它的大部分動能變成了熱能。雖然大部分熱能以輻射和對流的方式散失掉，只有百分之幾的熱能傳給返回艙，但這也會使飛船變成一團(tuán)火球，達(dá)到上千攝氏度的高溫。為此，飛船必須從再入大氣層的軌道、再入方式上考慮，使再入速度不至于急劇變小，同時在飛船表面采用有效的隔熱結(jié)構(gòu)和隔熱方式，使返回艙內(nèi)的溫度保持在40攝氏度以下。
第二關(guān)：“黑障關(guān)”
航天員將與外界失去聯(lián)系
進(jìn)入大氣層時，飛船會出現(xiàn)極為危險的“黑障”現(xiàn)象。由于飛船返回艙高速進(jìn)入大氣層時，會在飛船表面和周圍氣體中產(chǎn)生一個溫度高達(dá)上千攝氏度的高溫區(qū)。高溫區(qū)內(nèi)的氣體和飛船表面材料的分子被分解和電離，形成一個等離子區(qū)，像一個套鞘似的包裹著飛船，從而使飛船與外界的無線電通信衰減，甚至中斷，出現(xiàn)“黑障”現(xiàn)象。在“黑障”區(qū)內(nèi)，飛船、航天員與外界失去聯(lián)系，這對飛船的性能和航天員的心理、生理都是嚴(yán)峻考驗。這一段“最難熬的時光”一直要持續(xù)到返回艙距離地球約40公里處，“黑障”才會消失。
第三關(guān)：“過載關(guān)”
航天員將會遭遇“急剎車”
接著，航天員還要過“過載關(guān)”。飛船在大氣層內(nèi)減速的過程，會使返回艙內(nèi)的人員和設(shè)備受到過載的作用，就像是急剎車時車上的乘客會感受到向前的推力一樣。當(dāng)過載超過一定限度時，航天員就會出現(xiàn)生理失調(diào)，輕者會出現(xiàn)呼吸異常、頭昏，重者會出現(xiàn)中心視覺消失、視覺變紅、昏迷。因此，返回再入時的最大過載應(yīng)限制在10G以內(nèi)。
第四道關(guān)：“沖擊關(guān)”
航天員會感到強(qiáng)大沖擊力
最后一關(guān)“沖擊關(guān)”也不輕松。盡管經(jīng)過降落傘減速后，返回艙的著陸速度會從200米／秒降低到8米－10米／秒，但是，在重量超過3噸的返回艙著陸的瞬間，航天員仍然會感受到很大的沖擊力。針對這一點(diǎn)，飛船上設(shè)計了反推火箭和緩沖座椅。著陸前，航天員的座椅會自動提升，把航天員受到的著陸沖擊力降到最低點(diǎn)。在返回艙降落到離地面大約1米時，反推火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)火，使返回艙以1米－2米／秒左右的速度著陸�！拔覀儗赡艹霈F(xiàn)意外的環(huán)節(jié)都進(jìn)行了改進(jìn)，確保航天員平安回家。”侯鷹充滿信心地說。
專家細(xì)說飛船“返鄉(xiāng)之旅”
飛船的“返鄉(xiāng)之旅”是一個怎樣的過程？我國載人航天工程著陸場系統(tǒng)總指揮隋起勝說，神舟六號載人飛船返回地面需要經(jīng)歷4個階段：制動飛行階段、自由滑行階段、再入大氣層階段、著陸階段。
制動飛行階段
飛船按預(yù)定計劃完成圍繞地球運(yùn)行的圈次后，將開始從南大西洋上空向地球表面返回。停泊海上的航天測控船將向神舟六號發(fā)出返回指令。飛船調(diào)整飛行姿態(tài)，軌道艙和返回艙分離，分離后的軌道艙繼續(xù)在軌飛行，進(jìn)行科學(xué)試驗。接著，飛船再次完成制動姿態(tài)調(diào)整，尾部朝向飛行方向。飛船按程序點(diǎn)燃發(fā)動機(jī)制動，完成離軌操作任務(wù)，進(jìn)入返回軌道。制動發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火時間必須精確控制，點(diǎn)火時間相差1秒鐘，就會使飛船落點(diǎn)位置相差9公里。
自由滑行階段
進(jìn)入返回軌道的飛船開始返回之旅的第二階段，由于此時飛船是保持無動力的飛行狀態(tài)，這一階段也叫大氣層自由下降階段或過渡階段。當(dāng)飛船飛行高度降低到距地球約140公里時，推進(jìn)艙與返回艙分離。推進(jìn)艙進(jìn)入大氣層燒毀，返回艙繼續(xù)下降。
再入大氣層階段
返回艙距地球約100公里時，開始再入大氣層階段。這時，飛船表面和周圍氣體摩擦產(chǎn)生巨大熱量，在飛船表面形成的高溫等離子氣體層將屏蔽電磁波，使飛船暫時失去與地面的聯(lián)系，出現(xiàn)“黑障”現(xiàn)象。返回艙距離地球約40公里時，“黑障”現(xiàn)象消失，恢復(fù)與地面通信聯(lián)系后的返回艙繼續(xù)下降。
著陸階段
當(dāng)返回艙降至離地面約10公里時，進(jìn)入最后的著陸階段。回收著陸系統(tǒng)開始工作，彈出傘艙蓋，連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘、主傘的動作，飛船開始緩緩下降。在距離地面約1米時，4臺反推火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)火，使飛船實現(xiàn)軟著陸。
航天員安全著陸三大法寶
“在飛船返回著陸過程中，降低速度、減緩沖擊是確保航天員生命安全的關(guān)鍵�！蔽覈d人航天工程著陸場系統(tǒng)總設(shè)計師侯鷹在接受采訪時說，“為了保護(hù)航天員的安全，我們使用了降落傘、反推火箭、緩沖座椅三大法寶。”
降落傘
飛船在返回著陸時，將以數(shù)千米／秒的速度進(jìn)入大氣層，由于受到大氣阻力的作用，當(dāng)飛船下降到距離地球表面約15公里處時，速度將穩(wěn)定在200米／秒左右。如果飛船以這樣的速度沖向地面，返回艙內(nèi)航天員就如同從100層高樓上飛身直下，這時就必須依靠降落傘將飛船的速度降下來。侯鷹說，神舟六號飛船回家要“打”至少三把傘，使速度減至8米－10米／秒。
反推火箭
然而，飛船即使是以8米／秒的速度著陸，所受的沖擊力可能將航天員的脊柱震斷。這時，在飛船即將著陸的一瞬間———飛船距離地面大約1米時，安裝在返回艙底部的4臺反推火箭點(diǎn)火工作，使返回艙速度一下子降到2米／秒以內(nèi)。
緩沖座椅
與此同時，具有緩沖功能的航天員座椅在著陸前開始自動提升。航天員座椅的前端，也就是航天員放置腳的部位固定在一個軸上；座椅的末端，也就是航天員的頭部位置，可以在一定范圍內(nèi)上下活動。在飛船著陸前，如果自動提升程序出現(xiàn)故障，航天員也可以通過手工操作將座椅的末端提升20厘米左右，從而使沖擊的能量被緩沖吸收。為了最大限度地吸收沖擊的能量，航天員座椅上還鋪設(shè)了一套根據(jù)航天員身材量體定制的賦形緩沖坐墊。
“這樣，航天員著陸時就可以最大限度地避免沖擊所帶來的傷害。”侯鷹說。
飛船“退燒”的三大措施
飛船返回再入大氣層進(jìn)入距地面80公里至40公里的稠密大氣層時，是氣動加熱量最嚴(yán)重的一段，返回艙表面溫度將高達(dá)上千攝氏度，像一個大火球。如果不采取防熱措施，整個返回艙將被燒為灰燼。那么，怎樣為飛船“退燒”呢？
據(jù)專家介紹，為飛船“退燒”的措施主要有3種：
“冰塊式退燒”
即吸熱。吸熱是采用導(dǎo)熱性能好、熔點(diǎn)高和熱容量大的鈦合金等金屬材料，吸收大量氣動熱量。用這類材料做飛船返回艙的蒙皮，氣動加熱傳給飛船的熱量為蒙皮所吸收、儲存。這種方法防熱能力有限，只適用于加熱量很小的部分。
“酒精式退燒”
像發(fā)燒時擦酒精一樣，用輻射散熱的方法將熱量散去。這種方法只適用于最大熱流不超過每平方米100卡的情況。
“釜底抽薪式退燒”
即燒蝕。就是用一些高分子材料做飛船的蒙皮，有意識地讓它在高溫加熱時燒掉，將熱量帶走，從而達(dá)到保存主要結(jié)構(gòu)的目的。如玻璃鋼。燒蝕防熱是廣泛用于載人飛船再入大氣層時降溫的一種方法，目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，燒蝕材料的種類很多。
【小辭典】
航天器返回技術(shù)：使航天器脫離原來的運(yùn)行軌道進(jìn)入地球大氣層，并在地面安全著陸的技術(shù)。包括軌道衰減法返回技術(shù)和直接再入返回技術(shù)。
軟著陸：航天器經(jīng)專門減速裝置減速后，以很低的速度在地球或其他星球表面實施的安全著陸。
黑障區(qū)：導(dǎo)彈彈頭和航天器返回艙等再入體返回大氣層后無線電信號中斷的飛行區(qū)段。其范圍取決于再入體的外形、材料、再入速度，以及發(fā)射信號的頻率和功率等。黑障區(qū)給載人飛船再入返回時的實時通信和再入測量造成困難。
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