如同一颗划过天际的美丽“火流星”,神舟十六号返回舱载着景海鹏、朱杨柱、桂海潮,平安归来!一次又一次的成功,我们似乎对咱们的神舟飞船返回舱送航天员安全返回地面已经习惯了,觉得这是稀松平常之事。事实上,100公里高的稠密大气层,在保护、孕育地球生命和人类文明的同时,也是载人航天的巨大挑战。航天器再入大气层、返回地面的环节,堪称“鬼门关”,而且不是一道、而是四道“鬼门关”。就像飞机降落比起飞更危险一样,飞船再入大气层,可比发射上天入轨要凶险多了。
　　一是调姿关。返回舱进入大气层时必须精确控制自身姿态。角度太小无法进入,若角度过大,返回时可能因为过载太大导致航天员伤亡,甚至因为非防热部位遭遇高温高压而烧毁。为使返回舱着陆在指定区域,神舟飞船返回对着陆精度要求极高。中国航天科技集团五院技术人员通过对神舟十六号飞行过程中速度、角度和方向的精准控制,使其最终着陆在预定地点。
　　二是火焰关。飞船返回时与大气的剧烈摩擦会产生上千摄氏度的高温,我们经常看到再入大气层的物体宛如“火流星”就是这个原理。如果没有先进的防热措施,钢筋铁骨也要化成灰烬。返回舱再入大气层时,要用特制防热材料的舱底保持向前,起到“保护伞”作用,使舱内始终保持适宜的温度。这个过程又被称为“黑障”阶段,舱体与空气剧烈摩擦产生高温高压的电离气体层,像剑鞘一样包裹在返回舱表面,隔绝返回器与地面测控站之间的通信联络,令人揪心。
　　中国航天科技集团五院科研人员在神舟飞船返回舱舱体表面设计了防热涂层,敷设有一层烧蚀材料,当温度达到一定程度时烧蚀材料升华脱落,带走大量热量,从而降低温度。中国航天科工二院23所研制的相控阵雷达能“看破”在黑障区“隐身”的返回舱,持续开展跟踪测量,防止返回舱偏离预定的着陆区域。
　　三是过载关。飞船高速进入大气层时会产生巨大的冲击过载,震动和噪声,所以必须使过载限制在人的耐受范围内,一般也就是10个G以内,即航天员承受的力量不到10倍自身体重。安全渡过过载关的方法,主要是采用半弹道式再入和升力式再入。我国的神舟飞船、俄罗斯的联盟飞船和美国的阿波罗飞船等均采用半弹道式再入。其航天器重心与对称轴有一定距离,因此再入时飞行方向与对称轴之间有一定夹角,产生一定的升力,可减小超重、降低热流密度,有效减小了航天员承受的过载,使人感觉更轻松。
　　四是着陆关。返回舱下降到稠密大气层后,回收控制系统开始工作,打开降落伞,进一步减速；着地前,着陆缓冲装置开始工作,使返回舱以很低的速度实现软着陆,保证航天员安全无恙。这最后一关极为重要,否则功亏一篑,前功尽弃。中国航天科技集团为神舟飞船设计了引导伞、减速伞和主伞,回收时依次打开。其中主伞面积达1200平方米,由1900多块伞衣拼接而成,全部展开后可以覆盖3个篮球场大小,拉直长度近70米,是世界上最大的环帆伞。在降落伞的保护下,返回舱从每秒200米左右减速至每秒8米左右,但这个速度仍不能保证航天员落地的绝对安全。着陆前的最后几米,返回舱智能计算高度、速度等信息,反推发动机在最佳时机点火“刹车”,速度降至每秒2米左右着陆,内部缓冲座椅也会为航天员提供落地保护。　　　　　　　据浙江日报