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神舟六号返回过程一览


http://www.sina.com.cn 2005年10月17日08:58 解放日报

  返回:经四阶段闯四道关

  综合新华社消息 16日21时54分至59分,神六飞入远望一号测量船测控弧段,正在飞行第73圈,航天员做好返回准备。21时56分,费俊龙正在擦拭返回航和轨道舱之间的密封部位。16日21时57分,在太空飞行近109个小时的航天员费俊龙、聂海胜向北京航天飞行控制中心报告,神舟六号开始进行返回准备。至此,12日9时从酒泉卫星发射中心发射升空的神舟
六号,已按计划完成了预定的空间飞行实验,并为开展下一步载人航天计划进行了初步技术验证,积累了宝贵经验和数据。

  经过四阶段

  神舟六号载人飞船返回地面需要经历4个阶段:制动飞行阶段、自由滑行阶段、再入大气层阶段、着陆阶段。

  当飞船在太空中运行最后一圈时,测控指挥部门向飞船注入返回指令,飞船调整飞行姿态,轨道舱和返回舱分离,分离后的轨道舱继续在轨飞行,进行科学试验。接着,飞船再次完成制动姿态调整,尾部朝向飞行方向。飞船按程序点燃发动机制动,完成离轨操作任务,进入返回轨道。制动发动机的点火时间必须精确控制,点火时间相差1秒钟,就会使飞船落点位置相差9公里。

  进入返回轨道的飞船开始返回之旅的第二阶段,由于此时飞船是保持无动力的飞行状态,这一阶段也叫大气层自由下降阶段或过渡阶段。当飞船飞行高度降低到距地球约140公里时,推进舱与返回舱分离。推进舱进入大气层烧毁,返回舱继续下降。

  返回舱距地球约100公里时,开始再入大气层阶段。这时,飞船表面和周围气体摩擦产生巨大热量,在飞船表面形成的高温等离子气体层将屏蔽电磁波,使飞船暂时失去与地面的联系,出现“黑障”现象。返回舱距离地球约40公里时,“黑障”现象消失,恢复与地面通信联系后的返回舱继续下降。

  当返回舱降至离地面约10公里时,进入最后的着陆阶段。回收着陆系统开始工作,弹出伞舱盖,连续完成拉出引导散减速散主伞的动作,飞船开始缓缓下降。在距离地面约1米时,4台反推火箭发动机点火,使飞船以1米-2米/秒的速度实现软着陆。

  要闯四道关

  飞船回家之路并不轻松,要闯过四道关口。

  烧蚀关:在距地球约100公里时,返回舱开始再入大气层。由于返回舱对大气的高速摩擦和对周围空气的压缩,返回舱的速度急剧降低,这样它的大部分动能变成了热能。虽然大部分热能以辐射和对流的方式散失掉,只有百分之几的热能传给返回舱,但这也会使飞船变成一团火球,达到上千摄氏度的高温。

  黑障关:由于飞船返回舱高速进入大气层时,会在飞船表面和周围气体中产生一个温度高达上千摄氏度的高温区。高温区内的气体和飞船表面材料的分子被分解和电离,形成一个等离子区,像一个套鞘似的包裹着飞船,从而使飞船与外界的无线电通信衰减,甚至中断,出现“黑障”现象。在“黑障”区内,飞船、航天员与外界失去联系,一直要持续到返回舱距离地球约40公里处,“黑障”才会消失。

  过载关:飞船在大气层内减速的过程,会使返回舱内的人员和设备受到过载的作用,就像是急刹车时车上的乘客会感受到向前的推力一样。当过载超过一定限度时,航天员就会出现生理失调,轻者会出现呼吸异常、代谢紊乱、头昏、疲倦,重者会出现中心视觉消失、视觉变红、昏迷。因此,返回再入时的最大过载应限制在10G以内。

  冲击关:尽管经过降落伞减速后,返回舱的着陆速度会从200米/秒降低到7米———10米/秒,但是,在重量超过3吨的返回舱着陆的瞬间,航天员仍然会感受到很大的冲击力。

  降落:穿越“黑障”飞船“退烧”

  本报北京航天飞行控制中心10月17日凌晨5时专电(特派记者 丁波 通讯员 谢波 杨冰)已在太空遨游76圈的“神舟”六号飞船,刚刚结束了与北京航天飞行控制中心的最后一次沟通。

  飞控大厅内,所有的人都屏住了呼吸,急切的目光投注到大屏幕上。3时41分,一个橘黄色的亮点跳动了起来,远在大西洋上的科技人员迅速锁定目标,大厅里传来了激动的报告声:“远望三号发现目标1

  这时,北京航天飞行控制中心的大屏幕上,3时43分,飞船猛地在偏航平面逆时针转过了90度,飞船与轨道舱分离。3时44分,飞船再次转换角度,制动发动机点火成功,神六开始降低飞行速度。

  “制动发动机关机14时零7分,返回舱与推进舱成功分离,按预定轨道飞驰而来。

  下降、下降……返回舱在重力的作用下沿着返回轨道,以每秒数千米的高速下落,一进入大气层的外缘,空气就像一堵坚硬的墙壁,猛然迎头撞上飞船,巨大的过载冲击让飞船猛烈地震动起来。4时13分,飞船进入距离地面80公里至40公里的大气区域,在周围稠密空气剧烈的摩擦下,返回舱表面温度迅速升高到1600摄氏度,飞船顿时变成了一颗火红的流星!飞船表面因燃烧而形成等离子鞘套电磁屏蔽,导致其在数分钟内与地面联系暂时中断,飞船进入“失控”状态。飞船进入“黑障”,这是此次五天五夜航行中最严峻的考验之一。

  几十公里的黑障区,对飞船来讲不是一个很远的距离,但是由于在此期间飞船将与地面失去联系,因此,格外让人揪心。手表的秒针伴着咚咚的心跳,人们在难耐的寂静中等待着飞船冲出“黑障区”的那一刻。

  4时15分,大屏幕上的飞船着陆场上空突然出现了一个小亮点,突然,总调度喊到:“回收四号发现目标1,接着是“回收一号发现目标”打破了大厅内的沉寂。

  报告声,好似决战的号令,指控大厅上下迅速按照预定方案行动起来。一台台电脑轻快和谐地运转,发出一片悦耳的“嗡嗡”声。显示器上,花花绿绿地各类数据飞快地闪动着,像大都市里闪烁的霓虹灯,飞船在计算机的引导下缓缓旋转。控制台前,科研人员娴熟、镇定地操作着电脑。

  无形的电波,又在飞船和北京之间搭起了“天桥”,飞船的飞行状态、航天员的各项生理指标,源源不断地传向首都北京飞控中心。与此同时,地面雷达也捕捉到了飞船返回舱的信号———飞船安然无恙,已经冲破“黑障”!

  只见大屏幕的信号显示上,四架直升机向所估计的着陆点飞去,倾斜着划过天空向祖国怀抱飞驰而来。

  大屏幕上的实况画面显示:已经在第一时间、在理论落点上空发现了飞船返回舱!一辆搜救车就如一条长龙在疾驰前进……

  4:33分,总调度喊到,返回舱落地。

  4:38分,回收3号报告,收到航天员话音,航天员报告“返回舱成功着陆,身体状况良好……”

  到这时,指挥大厅的气氛顿时轻松起来,大家绷紧的神经放松了,

  5:07分,回收3号报告,返回舱舱门已打开,大屏幕上,车队正在黑夜之中一路奔驰,迎接英雄就在眼前。

  据新华社北京10月16日电(记者 黄明 王经国)飞船返回再入大气层进入距地面80公里至40公里的稠密大气层时,是气动加热量最严重的一段,返回舱表面温度将高达1600℃,像一个大火球。如果不采取防热措施,整个返回舱将被烧为灰烬。那么,怎样为飞船“退烧”呢?

  据专家介绍,为飞船“退烧”的措施主要有3种:“冰块式退烧”———吸热。吸热是采用导热性能好、熔点高和热容量大的钛合金等金属材料,吸收大量气动热量。这种方法防热能力有限,只适用于加热量很小的部分。

  “釜底抽薪式退烧”———烧蚀。就是用一些高分子材料做飞船的蒙皮,有意识地让它在高温加热时烧掉,将热量带走,从而达到保存主要结构的目的。

  “酒精式退烧”———像发烧时擦酒精一样,用辐射散热的方法将热量散去。这种方法只适用于最大热流不超过每平方米100卡的情况。

  着陆:陆空联合搜救

  综合新华社消息 空中搜索以直升机为载体。在飞船开始返回制动后,6架直升机中的4架立即起飞至理论落点35公里处的空域等待,4架直升机分布在理论落点的4个不同方向。与此同时,着陆场的大型光学实况记录系统开始工作,牢牢抓住并跟踪飞船。当飞船到达距离地面40公里的高度时,飞船上的信标机开始工作,空中待命的4架直升机获得信号。

  几分钟后,飞船降落到10公里左右高度,开始进行开伞动作。在飞船距离地面5.7公里左右时,返回舱抛掉防热大底。虽然此前直升机已经通过信标信号获得了飞船的位置,但并不能靠近飞船飞行,以防止被防热大底击中。确认飞船防热大底抛射完毕,4架直升机立即直飞飞船着陆点。在这一过程中,直升机上的医监医保人员和空中搜救指挥员注意收听航天员的话音,并及时将听到的情况报告搜救指挥所。

  在确认飞船着陆后,4架直升机将按照规定程序依次降落。与此同时,另2架直升机从停机坪起飞,参加协助救援。空中救援分队工作人员从直升机上下来后,协助航天员打开舱门。医监医保医生根据返回舱着陆状态和航天员的生理状况,决定航天员是自主出舱还是在工作人员协助下出舱,同时决定对航天员开展正常医监医保程序,还是展开应急救援。

  出舱后的航天员将立即进入医监医保直升机,由医监医保医生对他们进行消毒、血压采样、各项生理指标的采集。航天员脱下重达10多公斤的航天服,换上轻便的服装。整个过程,大约需要40分钟。

  此时,在落点18公里外等待的地面搜救分队人员和装备,赶赴飞船着陆点,对返回舱和舱载设备进行处置和吊运。进行完医监医保程序的两名航天员,将分乘两架直升机,飞赴附近的民航机常抵达机场后,航天员将换乘专机,直飞首都北京……

  着陆场一个主场 一个副场 十余个应急场

  综合新华社消息 着陆场必须同时具备4个基本条件:飞船从这个地区上空多圈次通过;场地要开阔;地势平缓,地表结实;天气状况良好。

  主着陆唱——内蒙古四子王旗的阿木古郎牧场,海拔1000米到1200米,属沙质草原,地势平坦开阔,没有大的河流湖泊,属中温带大陆性气候,全年干燥少雨,空气能见度高。人烟稀少,每平方公里人口不超过10人,房屋和高大树木占地面积远小于草地总面积的千分之一。内蒙古四子王旗只有20万左右人口,面积却有24000多平方公里,面积为2160平方公里的主着陆场还不到它的1/10。

  着陆场系统的核心任务是回收飞船返回舱和搜救航天员,此外,还要保证飞船着陆前后测控通信畅通,负责飞船返回舱及相关设备的运送和保护等任务。

  副着陆唱——位于酒泉发射中心附近,距主着陆场约1000多公里,可以起到气象备份的作用。这里是戈壁沙砾地,对于飞船的着陆安全和着陆后的救援也比较有利。而且副着陆场和主着陆场都位于飞船返回圈的航迹线上,可以在不改变返回制动点位置的情况下,使飞船返回副着陆常

  十余个应急着陆唱——分布在我国境内和境外。保证飞船在轨飞行的每一圈至少有一个应急着陆区,需要时,可以在6小时内返回地面。

  强大的搜救力量

  着陆场系统总计涵盖了100多家单位、数万名人员。参与航天员搜救的6架直升机、14台特种车辆、200多名搜救人员,已在内蒙古四子王旗的主着陆场集结完毕,准备随时投入行动。

  从人员上看,搜救部队包括经验丰富的飞行员、医生、各种特种车辆的驾驶员、通信专家、气象专家、空降人员、救援人员等;从设备上看,包括搜索飞机、运输机、直升机、医疗设备等,还有食品、水等生活必需品。“可以说是陆、海、空三军出动,地方、部队全面配合,各路专家云集,各种先进设备并用。”

  9种先进装备

  搜索救援直升机:用于返回舱搜索,回收作业人员和现场处置设施运输,必要时吊运返回舱至平坦地点。

  搜索救护直升机:用于返回舱搜索,医监医保、医疗救护人员和器材运输,并作为航天员救护和后送载体。

  搜索摄录直升机:返回舱搜索、实况摄录与转发。

  指挥调度车:用于接收上级命令,负责搜索救援现场的组织指挥。

  航天员医监医保车:提供现场医学监督、检查。

  工程运输车:主要进行地面作业人员、工具和回收散落物的运输。

  航天员运输车:航天员的救护平台和后送载体。

  返回舱吊车:作为返回舱起吊和运输载体。

  小型搜索车:快速搜索返回舱。

  着陆场四大“利器”

  大型光学实况记录系统:可对可见光、红外光进行远距离探测和记录。这一系统的主光口径为600毫米,对可见光的探测距离为70公里左右,对红外光的探测距离可达150公里。因此,神舟六号飞船返回舱在刚刚再入大气层时,就会被牢牢锁定。

  医监医保直升机:首次将医监医保设备装载到了直升机上,确保空中搜索救援分队不用等地面车辆就可以独立完成医监医保工作。

  直升机红外夜视系统:为了提高搜救直升机夜间执行任务的能力,所有参与搜救的直升机都加装了红外助降系统,确保直升机能够在夜间准确降落,同时大大提高了空中发现目标的能力。

  应急救生辅助决策系统:“只要在电脑中输入发生应急情况的时间,系统就能自动生成救生方案。”大大提高了救援指挥员的判断和指挥能力。

  医监医保医疗人员救护航天员五大步骤

  首先,当飞船开始变轨返回时,医监医保医疗救护人员在着陆点展开救护设备,全面准备;

  其次,医监医保人员通过天地超短波通信设备,实时接收航天员关键生理遥测参数,初步判断航天员的健康状况;与航天员对话,获取航天员的健康信息;

  第三,返回舱降落后,医监医保人员在第一时间赶到,并协助打开舱门。医监医保人员通过舱口询问和观察,了解航天员身体状况,决定航天员出舱方式;

  第四,在航天员身体正常情况下,医监医保人员协助航天员自主出舱。出舱后的航天员在现场停留短暂时间,适应地面重力环境后,进入医监医保直升机进行更衣、消毒、微物采样、实施医学检查、体液标本采集和生理数据收集等;

  最后,如果航天员受伤或身体状况不佳,医监医保人员进入返回舱,根据情况对航天员实施初步医学处理,在救护直升机或航天员运输车上实施入院前的急救。

  (均据新华社电)


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