神舟飞船绕地球一圈要多久
目前已发射的神舟系列载人宇宙飞船一般绕地球一圈约为90~92分钟左右。神州5号宇宙飞船耗费21小时28分钟绕地球飞行了14圈,平均92分钟一圈;神州7号宇宙飞船绕地球飞行的轨道距离地面约343公里,飞行一圈耗时约90分钟。
神舟飞船绕地球一圈要多久
目前已发射的神舟系列载人宇宙飞船一般绕地球一圈是90分钟左右,神州5号飞船耗费21小时28分钟绕地球飞行了14圈,平均92分钟一圈。
神州7号飞船绕地球飞行的轨道距离地面约343公里,耗时68小时30分钟绕地球飞行了45圈,平均约91.3分钟一圈。
神州10号飞船绕地球飞行的轨道距离地面约343公里,飞行速度约每秒7.9公里,每小时飞行2.8万公里,每90分钟绕地球一圈。
航天员三人组回家,神舟十三号8小时走20万公里,还能更快?
天宫空间站大多在距离地面约390公里的高度飞行,一方面这里非常接近真空环境,方便开展各种空间科学实验;这个高度又处在地球磁场保护范围之内,能最大限度地减少宇宙射线对航天员的伤害;另一个重要因素就是可以用最小的成本运送物资,用更少的时间进行更快速的天地间往返。
国际空间站距离地面仅400公里
说到快,空间站绕地球飞行的速度为7.68公里/秒,换算每小时达到27648公里,比“复兴号”高铁列车快78倍!载人飞船与空间站一起飞行,它的速度与空间站相同,但是航天员要想从390公里高的空间站返回地面却常常要花上一天多时间。
美国“龙”飞船执行的两次空间站返回任务中,“龙-1”花了30小时21分钟,“龙-2”耗时19小时13分钟。中国神舟十二号2021年9月从脱离天宫空间站到返回地面总共花了约28小时(当然在此期间我们还做了其它验证实验),神舟十三号验证“快速返回”技术也需要约8.3小时!有朋友问:总共不到400公里距离,坐高铁1个多小时就到了,为什么飞船快速返回还要这么久,神舟飞船还能更快些吗?
神舟十二号安全返回东风着陆场
神舟十三号飞船在脱离天宫空间站之后,需要绕着地球飞行差不多5圈才会返回到地面,总共飞行距离约20万公里。以后的神舟飞船当然还可以更快,但并不能像许多朋友想象的那样:从空间站分离之后“嗖”地一下就飞回地面。
目前执行载人天地往返任务最多的飞船就是俄罗斯的“联盟号”载人飞船,保持从空间站最快返回纪录的也是“联盟号”,它能在脱离国际空间站之后,用大约3.5小时时间返回地面,差不多绕地球飞两圈。
停泊在国际空间站的俄罗斯飞船
我们来看看“联盟号”飞船在离开国际空间站之后都做了些什么:
在大约预定着陆时间前3.5小时,飞船打开与空间站的对接机构,对接端口中的弹簧推动器将飞船以0.12米/秒的相对速度推离空间站,返回舱里的宇航员通过摄像头密切监视飞船姿态,确保飞船稳定脱离,不与空间站发生磕碰。
3分钟后,飞船离开空间站20~30米,“联盟号”开启DPO-B姿态控制发动机进行8秒钟的喷气,以0.4~0.5米/秒的速度进一步离开空间站;1分钟后再次开启DPO-B进行15秒的轨道机动,保证飞船在绕地球一周后不会与空间站会合。
联盟飞船返回过程
利用之后两个半小时的“单飞”时间,宇航员和地面控制中心会再次检查飞船各系统状态和飞行参数,对轨道进行微调,将推进舱喷口朝向前方,以确保飞船能按照计算结果降落到预选区域。一旦飞船开始点火制动,就没有回头的可能。
倒数53分29秒,推进舱发动机点火,飞船开始减速制动,这时候距离预定着陆场还有半圈,飞船开始下降高度。
与大多数人想象的不同,飞船制动发动机点火时长仅4分40秒,飞船的速度只变慢了0.12公里/秒,宇航员几乎不会感觉到飞船正在减速。但即便是这么小的速度变化,重力作用也会使飞船在22分钟内下落270公里。虽然水平方向的速度减慢,但垂直方向的自由落体会使飞船加速向下“俯冲”,飞船的合速度达到7.6公里/秒。
进入大气层前返回舱与推进舱分离
在大约100公里高度,飞船返回舱开始进入稠密的大气层,这时候飞船处于无动力下降阶段。但是这不代表飞船不受控制——由于科学家的精妙设计,飞船会自动将它最耐热的底部朝向前方飞行。
细心的你肯定注意到:中国、俄罗斯和美国的飞船全做成一头大小,并且无一例外都是大头朝前飞行,与火箭的尖头朝前是相反的。这是为什么呢?
飞船从大气层外返回,它主要靠空气的阻力而不是消耗燃料来为自己减速,大头朝前能够提供更大的空气阻力,好将飞船从7.6公里/秒的高速度降到0.2公里/秒,之后再打开降落伞才不会发生危险。引导伞、减速伞和降落伞将在大约10公里高度依次打开。
飞船重心决定了返回时的姿态
当飞船下降到100公里高度的大气层,空气开始变得稠密起来。越来越多的气体粒子撞击飞船表面,阻碍飞船前进,这使得飞船产生了一个向后的拖曳力——也就是空气阻力。但飞船包括里边的航天员因为速度很快、动能很大,所以航天员会感觉到越来越强的过载,强大的压力使得人喘不过气来。
与此同时,空气粒子撞击飞船会产生热,飞船表面温度升高到约1480℃,没有几种金属能在如此高温度下还能保持强度。为了保证飞船不在返回过程中焚毁破碎,科学家在飞船底部加了一层又厚又坚固的隔热罩(俗称“防热大底”),隔热罩的表面覆盖着烧蚀材料,它能在高温下燃烧、蒸发、将热量带走,从而保护飞船不被烧化。
与“联盟号”返回过程相同,当神舟飞船返回时,我们能看到天空出现一颗闪亮的“流星”,但你不需要为航天员担心,因为燃烧的主要是防热大底和飞船表面的隔热材料,飞船内部只是稍稍有一点升温。
联盟飞船返回时舷窗外的火光
我们再回到开头的问题:神舟飞船返回还能更快些吗?
实际上,如果从飞船开启发动机开始制动这个关键节点开始计算,神舟十二号的返回过程大约是49分钟,神舟十三号差不多也是这么长时间,比“联盟号”飞船快4分钟。如果想要更快速下降,就要采用更“陡峭”的再入角,这将带来三个致命问题:
一、飞船再入的初速度很高,大角度进入大气层会导致飞船表面升温过快、温度过高,这将超出飞船防热层的承受极限,使飞船烧毁。
二、“联盟号”飞船进入大气层时的再入角度为1.35°角,它几乎是以水平飞行状态进入大气层的,飞船底部也会因为重心偏移而产生升力,这一切都是为了保证足够的减速时间。减速过快会破坏飞船结构,使飞船在高过载下散架。
三、尽管受过严格训练的航天员能承受高达9个g的极端过载,但在太空工作生活半年之后,航天员的肌肉功能减退、骨质丢失,抗过载能力下降,太高的过载是要命的。所以飞船返回过程的设计最大过载通常在4个g左右。
神舟十三号航天员乘组
总而言之,神舟十三号飞船的快速返回程序是相对于之前而言,无论是脱离空间站之后8.3小时,还是启动返回程序之后4小时返回,在神舟飞船系列里都是最快的。
以后能不能做到比“联盟号”的3.5小时更快?我相信熟能生巧,将来神舟飞船在3小时甚至绕地球一周后(1.5小时)顺利返回都可以期待。但是从启动反推发动机制动到49分钟后落地,神舟飞船已经做到了最快,并且这个时间很难被压缩。出于安全考虑,飞船的返回时间也不会再被压缩。
#太空出差三人组回家#
#神舟十三号快速返回仅需几个小时#
本文来自几分老友投稿,不代表美啦巴巴立场,如若转载,请注明出处:https://www.meila8.com/1/864.html