神舟十七号落点精度有多高?4190米!精确控制落点究竟多难?

神舟十七号落点精度有多高?4190米!精确控制落点究竟多难?
2024年04月30日 21:14 分钟科学

神舟十七号成功返回地球!三位航天员汤洪波、唐胜杰、江新林已经安全离开返回舱,回到祖国的怀抱!神舟十七号航天员乘组在太空中的飞行时长达到了188天,打破了我国单次载人航天飞行任务的时长纪录。

与此前的中国空间站飞行任务那样,神舟十七号此次也是降落在东风着陆场。在返回地球之前,我国航天科研人员已经给神舟十七号设定好了理论瞄准点,让飞船瞄准着陆场的目标区域降落。这就好比在地面上画好了靶子和靶心,让神舟飞船从太空中飞向地面的靶子,这极具考验我国对航天器的预测制导精度。

神舟十七号在点火制动结束后,进行无动力自由滑翔阶段,地面飞行控制中心飞控大厅发出了神舟飞船的第一次落点预报坐标。通过与第四次的落点预报坐标进行测算可知,两个地方相距大约4190米。

这个精度已经非常高了,神舟十七号能够准确命中“靶子”。要让神舟十七号载人飞船从太空中准确降落在预定区域,难度极高,这背后彰显的是我国航天强大的预测制导能力。

神舟十七号在太空中的飞行速度高达每小时2.8万公里,其动能极大。而且神舟十七号在返回前的轨道高度可达390公里,所以它的重力势能还非常大。因此,神舟十七号要安全回到地球上,就要想办法消耗掉其巨大的动能和重力势能。

神舟十七号载人飞船由轨道舱、返回舱、推进舱三个舱段组成,航天员待在返回舱中。在神舟十七号与空间站分离后,会先后进行两次姿态调整。在这期间,轨道舱会被分离,它将继续留在轨道上。

而推进舱和返回舱组合体则会启动反推火箭发动机,给飞船进行制动减速,这个过程会持续两分半到三分钟的时间。经过制动后,推返组合体脱离轨道,进入返回轨道惯性滑行,高度不断下降,朝着理论瞄准点飞去。

在无动力自由飘落期间,飞控大厅发出了神舟十七号的第一次落点预报:落点经度东经100°04′47″,落点纬度北纬41°34′03″。在自由飘落几分钟后,推返组合体的高度快速下降至145公里。

紧接着,神舟十七号的推进舱也会被分离,航天员乘坐返回舱踏上最后的返回地球之旅。此时返回舱即将再入大气层,其再入姿态角的建立十分关键,必须要控制在1.6度左右。否则角度太大,返回舱将一头扎入大气层,将会产生极高的温度和过载;角度太小,返回舱将会被大气层弹回到太空中,将无法正常再入大气层。

在这个阶段,神舟十七号返回舱的第二次落点预报坐标发出:东经100°04′51″,北纬41°34′03″。可以看到,这次经度与第一次预报相差极小,而纬度与第一次预报是完全一样的。

在神舟十七号的高度下降至差不多100公里时,其速度每秒可达7公里,它开始正式再入大气层。返回舱在高速飞行过程中,前方会强烈压缩空气,形成一千度以上的高温,让返回舱外表面烧成火球,形成一个能够阻断无线电通信的等离子体壳。这样返回舱就进入了“黑障区”,此时它距离地表约80公里。

在高度下降到40公里时,返回舱离开黑障区,恢复与地面的通信。等到返回舱高度进一步下降到10公里时,降落伞逐次打开,让返回舱进一步降速。不久后,返回舱的第三次落点预报坐标发出:东经100°04′01″,北纬41°35′44″。此次预报落点与第二次还是很接近的。

随着返回舱逐渐靠近地面,其运动状态也已经变得基本稳定,最后落在哪里已经明确,此时飞控大厅发出了第四次也是最后一次落点预报:东经100°03′47″,北纬41°36′11″。

可以看到,神舟十七号最后非常接近最初的预报点,两者相距约4.19公里。最后落点的一点偏差,可能与降落伞打开后,受到空中风力作用有关。汤洪波当时在返回舱内表示:“有点像我荡千秋感觉。”

在离地面1米的高度时,神舟十七号返回舱启动底部的四台反推火箭发动机,让它以每秒2米的速度安全平稳着陆。返回舱在到达地面时,救援直升机和车辆随即先后赶到。

神舟十七号的整个返回过程,都是在我国航天科研人员的准确预测制导下完成的。从结果来看,神舟十七号的降落时间和地点与预报都是高度吻合的,再一次彰显了我国航天的精确预测制导能力。

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