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四道“保险”护返航

http://www.sina.com.cn  2008年09月28日05:02  大河网-河南商报

  按计划,神七将于今日返回地面。

  但是,如何保证飞船返回时安全稳定?怎样保护宇航员不受伤害?专家的解读给出了答案。

  飞船返回地面要“跨”四大步

  载人航天工程着陆场系统总指挥隋起胜昨日在接受新华社记者采访时说,神舟七号载人飞船返回地面需要经历四个阶段:制动飞行阶段、自由滑行阶段、再入大气层阶段、着陆阶段。

  一是制动飞行阶段。当飞船在太空中运行最后一圈,经过好望角上空时,测控指挥部门向飞船注入返回指令,飞船调整飞行姿态,按程序点燃发动机制动,完成离轨操作任务,进入返回轨道。

  二是自由滑行阶段。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。当飞船飞行高度降至距地球约140公里时,推进舱与返回舱分离。推进舱在穿越大气层时烧毁,返回舱继续下降。

  三是再入大气层阶段。这时,返回舱距地球约100公里,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,使飞船在约240秒的时间内暂时失去与地面的联系,这就是通常所说的“黑障”现象。返回舱距离地球约40公里时,“黑障”现象消失,返回舱恢复与地面通信联系,继续下降。

  四是着陆阶段。当返回舱降至离地面约10公里时,便进入最后的着陆阶段。回收着陆系统开始工作,弹出伞舱盖,连续完成拉出引导伞、减速伞、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。

  四道“安全阀”保飞船返回

  作为载人航天工程的最后一个环节,飞船平稳降落在指定地域、航天员健康出舱,才意味着此次任务的圆满完成。有关专家说,确保飞船平安返回,必须解决好四个关键技术问题:

  一是飞船再入大气层的角度问题。飞船的制动方向直接决定再入大气层的角度,如果再入角度不好,飞船会像打水漂一样,擦着大气层的外缘“飘”出去。因此,飞船在指定位置精确制动,是回收技术中的第一个关键点。

  二是进入大气层时的防热问题。飞船冲进大气层时,由于速度很快,船体与大气层剧烈摩擦,产生的温度高达1600多摄氏度,必须采取防热技术,有效阻隔热量向舱内扩散,才能确保航天员的生命安全。

  三是黑障区的跟踪测控问题。当飞船距离地面80公里到40公里这段范围内,地面和飞船有大约240秒完全失去联系,被称为测控的黑障区。对飞船在黑障区的跟踪测控,直接关系着与进入大气层的飞船的快速联系,也是确保飞船安全着陆的最关键环节。

  四是着陆时的减速技术。飞船下降过程中,速度要从每秒数千米减至每秒8米,才能确保航天员的生命安全。神舟系列飞船采用的是减速降落伞和反推火箭技术分段进行减速,同时航天员的坐椅也具备缓冲保护功能。

  “神奇坐椅”

  保护航天员不受伤害

  从太空返回的飞船以每秒数千米的速度进入大气层后,主要是借助降落伞和反推火箭来减速和平安着陆,从而保护航天员不受伤害。

  由于受到大气阻力的作用,飞船在进入大气层以后,速度会迅速下降。到距离地球表面约15公里时,飞船速度由超音速下降到亚音速,稳定在200米/秒左右。如果飞船以这样的速度冲向地面,航天员着陆时所受到的冲击,仍然如同从100层高楼上飞身跳下。

  飞船减速首先依靠降落伞。当返回舱下降到距地面大约10公里的高度时,返回舱自动打开伞舱盖,引导伞打开后,再拉出减速伞。为了减少开伞冲击力,减速伞还特意设计为两级充气,分两次打开,使返回舱的速度下降到80米/秒左右。

  减速伞工作16秒钟后,与返回舱分离,同时拉出主伞。主伞也采取两级充气的方法,先张开一个小口,然后慢慢地全部张开,使返回舱的下降速度逐渐由80米/秒减到40米/秒,然后再减至8米~10米/秒。

  然而,即使是以8米/秒的速度着陆,飞船所受的冲击力仍可能对航天员的脊柱造成损伤。飞船距离地面大约1米时,安装在返回舱底部的4台反推火箭还将点火工作,使返回舱速度一下子降到2米/秒以内。

  此外,具有缓冲功能的航天员坐椅在着陆前也开始自动提升,从而使冲击的能量被缓冲吸收。为了最大限度地吸收冲击的能量,航天员坐椅上还铺设了一套根据航天员身材量体定制的缓冲坐垫。(据新华社电)


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