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神舟十五號(hào)落點(diǎn)精度有多高?1580米!控制落點(diǎn)究竟有多難?

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目前,神舟十五號(hào)返回艙已經(jīng)在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸,地面搜救人員順利打開艙門,三位航天員費(fèi)俊龍、鄧清明、張陸都已出艙,他們都是感覺良好。為期186天的太空任務(wù)結(jié)束了,神舟十五號(hào)乘組圓滿地完成了各項(xiàng)任務(wù)。

神舟十五號(hào)返回艙各個(gè)階段幾乎都是表現(xiàn)完美,發(fā)射時(shí)的入軌精度很高,可以實(shí)現(xiàn)與空間站的快速對(duì)接。神舟十五號(hào)返回時(shí),軌道和落點(diǎn)都被精確預(yù)報(bào),讓神舟十五號(hào)實(shí)現(xiàn)了快速返回,并且準(zhǔn)確降落在預(yù)定著陸區(qū)域。這一切都離不開我國北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的輔助。



根據(jù)第一次預(yù)報(bào)落點(diǎn)和實(shí)際落點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)算,兩者誤差為1580米。這個(gè)精度已經(jīng)相當(dāng)高,可以說幾乎是命中十環(huán)靶心。從上百公里高的太空中,神舟十五號(hào)載人飛船以每秒數(shù)公里的速度高速返回,要精準(zhǔn)控制落點(diǎn)的難度其實(shí)非常大。

神舟十五號(hào)載人飛船撤離空間站時(shí),當(dāng)時(shí)的軌道高度為399公里,軌道速度約為每秒7.7公里。神舟十五號(hào)繞著地球飛了5圈,軌道高度降到380公里,此時(shí)東風(fēng)著陸場(chǎng)正好位于飛船的軌道平面上,飛船可以準(zhǔn)備返回地球。



神舟十五號(hào)先進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,然后啟動(dòng)反推火箭進(jìn)行減速,脫離原來的軌道。隨后關(guān)閉制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),飛船進(jìn)入無動(dòng)力飄落狀態(tài)。此時(shí),飛船并不是沿著彈道式軌道返回,因?yàn)檫@種返回方式會(huì)對(duì)航天員造成很大的沖擊,飛船像炮彈一樣沿著十分陡峭的軌跡再入大氣層,將會(huì)產(chǎn)生高達(dá)10G的過載,而且飛船還會(huì)大幅度偏離預(yù)定著陸點(diǎn)。



自國際空間站運(yùn)行以來,俄羅斯的聯(lián)盟號(hào)載人飛船曾3次出現(xiàn)彈道式軌道返回的情況,飛船高速再入大氣層,導(dǎo)致落點(diǎn)無法控制,飛船的實(shí)際著陸點(diǎn)與預(yù)定著陸點(diǎn)偏離了三四百公里,并且還導(dǎo)致飛船與地面飛行控制中心失去聯(lián)系,好在飛船最終都被搜救回來。



為了避免彈道式返回,神舟十五號(hào)在無動(dòng)力滑行時(shí),利用調(diào)姿發(fā)動(dòng)機(jī)不斷進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整,讓飛船在極為稀薄的大氣中也能產(chǎn)生一定的升力,使得返回軌道比較平緩。再通過北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的精確定位,可以對(duì)神舟十五號(hào)進(jìn)行高精度的預(yù)測(cè)制導(dǎo),使飛船沿著可控的路徑再入大氣層,對(duì)著理論瞄準(zhǔn)點(diǎn)返回地球。



在無動(dòng)力滑行大約6分鐘后,地面飛控中心給出了飛船的第一次落點(diǎn)預(yù)報(bào):東經(jīng)100°04′58″,北緯41°37′54″。這個(gè)預(yù)報(bào)落點(diǎn)與理論瞄準(zhǔn)點(diǎn)非常接近,表明飛船正在沿著預(yù)定路徑返回。



等到軌道高度降至145公里時(shí),推進(jìn)艙分離,返回艙的姿態(tài)角調(diào)整為1.6度,然后開始再入大氣層。此時(shí),地面飛控中心給出了返回艙的第二次落點(diǎn)預(yù)報(bào):東經(jīng)100°05′00″,北緯41°37′54″。第二次預(yù)報(bào)落點(diǎn)與第一次非常近,同時(shí)也很接近理論瞄準(zhǔn)點(diǎn)。



在80公里至40公里的高度,高速飛行的返回艙與大氣層發(fā)生劇烈的相互作用,使艙外溫度升高到千度。返回艙被高溫等離子體包裹住,導(dǎo)致短暫的無線電通信失聯(lián),這就是返回階段最為危險(xiǎn)的黑障區(qū)。



當(dāng)高度下降到10公里時(shí),返回艙依次打開降落傘。隨后,地面飛控中心發(fā)出返回艙的第三次落點(diǎn)預(yù)報(bào):東經(jīng)100°05′04″,北緯41°37′55″。這次預(yù)報(bào)落點(diǎn)仍接近于理論瞄準(zhǔn)點(diǎn)。



開傘后,返回艙進(jìn)一步減速,同時(shí)也在低空風(fēng)的作用下,返回艙出現(xiàn)輕微的搖擺和打轉(zhuǎn)。在著陸之前一分鐘左右,地面飛控中心發(fā)出的第四次落點(diǎn)預(yù)報(bào):東經(jīng)100°04′39″,北緯41°37′59″。這次預(yù)報(bào)落點(diǎn)也是在理論瞄準(zhǔn)點(diǎn)附近。

最后,返回艙距離地面1米時(shí),啟動(dòng)4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī),成功在地面軟著陸。最終實(shí)地測(cè)量的返回艙落點(diǎn)坐標(biāo)為:東經(jīng)100°03′52″,北緯41°38′07″。通過測(cè)算,返回艙實(shí)際落點(diǎn)與第一次預(yù)報(bào)落點(diǎn)相距1580米,與第二次預(yù)報(bào)落點(diǎn)相距1620米,與第三次預(yù)報(bào)落點(diǎn)相距1700米,與第四次預(yù)報(bào)落點(diǎn)相距1110米。



之所以落點(diǎn)預(yù)報(bào)很難完全精確,是因?yàn)榉祷嘏撾S著降落傘減速時(shí),低空風(fēng)會(huì)對(duì)返回艙的下落造成很大影響,所以風(fēng)力大小關(guān)乎到落點(diǎn)偏差。但總得來說,這樣的誤差還是非常小的,神舟十五號(hào)返回艙沿著既定路線返回,準(zhǔn)確命中預(yù)定著陸區(qū)域。

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