【簡(jiǎn)介:】一、火箭載人到太空怎么返回?返回技術(shù)是復(fù)雜的綜合性技術(shù),為使航天器安全返回和準(zhǔn)時(shí)定點(diǎn)著陸,返回控制和制導(dǎo)、再入大氣層的防熱、回收和著陸是返回技術(shù)的關(guān)鍵。航天器的返回按
一、火箭載人到太空怎么返回?
返回技術(shù)是復(fù)雜的綜合性技術(shù),為使航天器安全返回和準(zhǔn)時(shí)定點(diǎn)著陸,返回控制和制導(dǎo)、再入大氣層的防熱、回收和著陸是返回技術(shù)的關(guān)鍵。航天器的返回按技術(shù)特點(diǎn)則可以分為:彈道式返回、半彈道式返回和滑翔式返回三類。
第一種是采用彈道式返回的航天器,像炮彈一樣,沿著一條很陡峭的路徑返回,在穿越大氣層時(shí)不產(chǎn)生升力,因而不能進(jìn)行落點(diǎn)控制,所以落點(diǎn)偏差較大,并且過(guò)載比較大(可達(dá)8g~9g),接近人體所能承受的極限。落點(diǎn)散布也比較大。
航天器返回到地球表面的任務(wù)主要包括:實(shí)現(xiàn)將宇宙飛行速度減速到落地前的開傘速度;保證再入過(guò)程空氣產(chǎn)生的力、熱等效應(yīng)滿足任務(wù)需求;保證再入飛行安全并著陸到要求的落區(qū)范圍 。
蘇聯(lián)和美國(guó)早期的返回式航天器都采用這種形式,如蘇聯(lián)的“東方”號(hào)、“上升”號(hào)飛船和美國(guó)的“水星”號(hào)飛船。
第二種是采用彈道-升力式返回的航天器,它一般都采用鐘形結(jié)構(gòu),在穿越大氣層時(shí)產(chǎn)生一定的升力,因而能夠?qū)ζ滹w行軌跡進(jìn)行一定控制,落點(diǎn)準(zhǔn)確度比較高,過(guò)載也較?。ú淮笥?g)。美國(guó)的“阿波羅”號(hào)系列飛船、俄羅斯的“聯(lián)盟”號(hào)系列飛船和中國(guó)的“神舟”號(hào)系列飛船采用的都是這種返回著陸方式。阿波羅號(hào)飛船采用的彈道-升力式返回。
最后一種就是水平著陸,水平著陸返回的航天器也就是有翼返回航天器,最典型的就是美國(guó)的航天飛機(jī)。它的外形與飛機(jī)相似,可實(shí)現(xiàn)水平著陸。這種著陸方式過(guò)載最?。s1.5g),是航天員感覺(jué)最舒服的著陸方式,而且航天飛機(jī)控制能力很強(qiáng),落點(diǎn)精度很高,可以在指定的機(jī)場(chǎng)跑道上著陸,也可以重復(fù)使用。
二、太空艙返回地面需要多長(zhǎng)時(shí)間?
太空艙返回地球需要9個(gè)多小時(shí)左右。
成功返回地球,是需要分為多個(gè)步驟的,并不是直接就可以返回地球了。從神舟十三號(hào)飛船與太空站核心艙分離,到最終返回地面,太空三人組回家之旅經(jīng)歷390多公里,需要9個(gè)多小時(shí)。
返回艙返回地球的過(guò)程是:
快速返回需要滿足比較苛刻的參數(shù)條件。正是因?yàn)榭臻g站的存在,能夠提前對(duì)飛船的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定調(diào)整,神舟十三號(hào)才具備了快速返回的能力。
繞飛結(jié)束后,神舟十三號(hào)返回艙正式進(jìn)入歷時(shí)48分鐘左右的“生死時(shí)速”:在降軌之前,神舟十三號(hào)首先完成了軌道艙和返回艙的分離。隨后發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī),飛船逐步下降高度,并在進(jìn)入大氣層之前完成推進(jìn)艙分離,返回艙進(jìn)入返回軌道。
飛船返回艙下降到距地面100公里左右即進(jìn)入大氣層,會(huì)與空氣產(chǎn)生劇烈摩擦,底部溫度上升到上千攝氏度,四周被火焰包圍,同時(shí)艙內(nèi)會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)噪聲過(guò)載的現(xiàn)象。
在距離地面80公里時(shí),返回艙還會(huì)進(jìn)入“黑障區(qū)”,在4-6分鐘內(nèi)暫時(shí)與地面失去聯(lián)系。
最后,在距地面10公里左右的高度,返回艙依次打開引導(dǎo)傘、減速傘和主傘,并拋掉防熱大底。在距地面1米左右時(shí),返回艙底部4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,下降速度降到2米/秒左右,最終安全著陸。
三、火箭發(fā)射后,宇航員到底是怎么回地球的?
火箭發(fā)射后,宇航員是通過(guò)乘坐在返回艙中回到地球的。
首先,宇航員進(jìn)入返回艙,這個(gè)返回艙會(huì)被搭載在火箭上一起發(fā)射升空。當(dāng)火箭到達(dá)預(yù)定的軌道高度后,會(huì)與返回艙分離。
然后,返回艙會(huì)進(jìn)行再入大氣層的操作,這是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟。再入大氣層的過(guò)程中,返回艙會(huì)以極快的速度穿越地球的大氣層。這個(gè)過(guò)程中,由于高速摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)使返回艙外部燃燒,形成一道亮光。
接著,在接近地面時(shí),返回艙會(huì)通過(guò)一定的角度進(jìn)入大氣層,并逐漸減速以降低溫度和速度。最終,返回艙會(huì)安全降落在地面上。
整個(gè)過(guò)程中,宇航員需要坐在返回艙內(nèi),并按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行操作。同時(shí),他們還需要承受再入大氣層時(shí)的高溫和強(qiáng)震動(dòng)等不利條件。
四、航天員返回地球速度多快?
一般為6-7m/s。
返回艙承載了宇航員及大量的精密試驗(yàn)儀器,返回艙的成功回收是載人航天工程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。返回艙在返回地面的過(guò)程中,一般都采用降落傘來(lái)降低其著陸速度。
由于受降落傘的設(shè)計(jì)著陸速度限制,載人航天返回艙在陸地上的著陸速度一般為6-7m/s,而對(duì)無(wú)人返回艙可達(dá)10-14m/s。返回艙以這樣大的著陸速度著陸時(shí)會(huì)在著陸瞬間產(chǎn)生很大的沖擊,對(duì)艙內(nèi)宇航員及儀器設(shè)備造成較大影響。
五、宇航員怎么樣回到地球?
宇航員從太空回家的過(guò)程,需要大量的科學(xué)家經(jīng)過(guò)夜以繼日的計(jì)算,確定軌道(角度、速度)、確定落點(diǎn)(平坦、空曠、安全)、天氣因素(氣候穩(wěn)定)等。
所以,一般落點(diǎn)都選在沙漠地區(qū),這里多地勢(shì)平坦、視野開闊,而且少雨少云。
宇航員乘坐的航天器與核心倉(cāng)分離后,并不會(huì)馬上進(jìn)入大氣層,而是進(jìn)入返回軌道。
進(jìn)入軌道后,航天器與軌道艙、推進(jìn)艙進(jìn)行分離,分離過(guò)程需要產(chǎn)生較大的動(dòng)能,以便有足夠的速度進(jìn)入大氣層,會(huì)讓宇航員感受到很大的撞擊感。
軌道艙、推進(jìn)艙會(huì)在大氣層中被燃燒掉,只有宇航員乘坐的返回艙才能回到地球。
然后就是驚險(xiǎn)的穿過(guò)大氣層過(guò)程,與大氣層的摩擦,會(huì)把返回艙的外表面燃燒成一個(gè)大火球。
在距離地面40公里左右的地方,返回艙脫離了黑障區(qū);在距離地面10公里左右的地方,返回艙開始降速,會(huì)依次拉出引導(dǎo)傘、減速傘。
減速一段時(shí)間后,主傘會(huì)被拉開,速度進(jìn)一步降低,此時(shí)的下降速度會(huì)被控制在8米/秒。
在距離地面約1公里的時(shí)候,返回艙的反推器開始工作,速度會(huì)再次下降,宇航員的座椅提升,以便緩沖撞擊力。
然后著陸,地面工作人員早已在此等候,迎接英雄歸來(lái)!
六、載人飛船返回地球全過(guò)程?
程序一:離“站”上“船”,撤離空間站組合體。神舟十三號(hào)載人飛船與空間站天和核心艙首先實(shí)施分離。分離前,航天員需要關(guān)閉連接天和核心艙與神舟十三號(hào)的雙向承壓艙門,正式撤離空間站。進(jìn)駐神舟十三號(hào)飛船后,航天員需要馬上換上出征時(shí)穿過(guò)的艙內(nèi)壓力服。
程序二:在返回艙值守,等待返航。在神舟十三號(hào)飛船返回艙內(nèi),航天員還要進(jìn)行一些返回前的準(zhǔn)備,包括返回狀態(tài)的設(shè)置、在軌指令的發(fā)送等。
程序三:進(jìn)入大氣層前,完成“兩艙”分離。神舟飛船的前段是軌道艙,中段是返回艙,后段是推進(jìn)艙。在降軌之前,軌道艙和返回艙將首先進(jìn)行分離。隨后發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī),飛船逐步下降高度,并在進(jìn)入大氣層之前完成推進(jìn)艙分離,返回艙進(jìn)入返回軌道。
程序四:進(jìn)入大氣層,經(jīng)歷高溫震動(dòng)惡劣環(huán)境考驗(yàn)。飛船返回艙下降到距地面100公里左右,進(jìn)入大氣層后,是返回過(guò)程中環(huán)境最為惡劣的階段??諝饷芏仍絹?lái)越大,返回艙與空氣劇烈摩擦,使其底部溫度高達(dá)上千攝氏度,返回艙周圍被火焰所包圍,艙內(nèi)會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)噪聲過(guò)載的現(xiàn)象,其間會(huì)經(jīng)歷4-6分鐘的“黑障區(qū)”,返回艙此時(shí)會(huì)和地面失去聯(lián)系,但地面可以通過(guò)電掃雷達(dá)等方式進(jìn)行跟蹤。
程序五:打開降落傘,穩(wěn)穩(wěn)落地。在距地面10公里左右的高度,返回艙將依次打開引導(dǎo)傘、減速傘和主傘,并拋掉防熱大底。在距地面1米左右時(shí),啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī),下降速度降到每秒2米左右,最終使返回艙安全著陸。
七、載人飛船飛上太空是怎樣返回地球了?
載人飛船的返回原理主要是借助了熱防護(hù)系統(tǒng),再通過(guò)降落傘減速著陸。
1. 載人飛船返回時(shí),進(jìn)入大氣層后速度逐漸加快,同時(shí)摩擦和壓力也增大,并因此產(chǎn)生大量的熱量,而熱防護(hù)系統(tǒng)可以通過(guò)降低表面溫度,吸收和散發(fā)熱量來(lái)保證安全。
2. 然后,載人飛船配備了多個(gè)降落傘,在高速飛行時(shí)啟動(dòng),對(duì)飛船進(jìn)行減速,使得后面的降落更加平穩(wěn),最后將飛船安全著陸。
除了熱防護(hù)系統(tǒng)和降落傘,載人飛船回饋地球的過(guò)程中還有很多其他的技術(shù)挑戰(zhàn),包括對(duì)大氣參數(shù)、轉(zhuǎn)移過(guò)程、姿態(tài)等的多方位精確控制。
此外,宇航員身體狀況的關(guān)注以及必要的救援準(zhǔn)備也很重要。
八、航天飛機(jī)返回地球過(guò)程原理?
航天器在軌道上的運(yùn)動(dòng)是在有心力場(chǎng)作用下基本上按天體力學(xué)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。改變運(yùn)動(dòng)速度可使航天器脫離原來(lái)的運(yùn)行軌道轉(zhuǎn)入另一條軌道。若速度的變化使航天器轉(zhuǎn)入一條飛向地球并能進(jìn)入大氣層的軌道,便有可能實(shí)現(xiàn)返回。航天器是應(yīng)用變軌原理邁出返航第一步的。
航天器返回時(shí)重新進(jìn)入地球大氣層,稱為再入。能夠耐受再入飛行環(huán)境的航天器又稱為再入航天器。再入航天器和再入彈頭統(tǒng)稱再入體。通常取80~120公里為開始再入的高度。航天器在這一高度上的速度叫再入速度。速度方向與當(dāng)?shù)厮椒较虻膴A角叫再入角。航天器從環(huán)地軌道返回的再入速度在8公里/秒左右(視軌道高度而定),從月球返回的再入速度接近11公里/秒,從行星返回的再入速度為13~21公里/秒(視具體行星而定)。
再入航天器進(jìn)入大氣層后受到空氣阻力 (D)的作用,其方向與速度方向相反,大小與大氣密度 (ρ)、飛行速度(V)的平方以及表示再入體形狀特征的阻力面積(CDA)成正比, 。地球大氣雖然稀薄(尤其是高層大氣),但如果再入體有較大的阻力面積,氣動(dòng)阻力所產(chǎn)生的減速仍足以將其速度大大減小。至今再入航天器都是利用地球大氣層這一天然條件,應(yīng)用氣動(dòng)減速原理實(shí)現(xiàn)地面安全著陸的。
大氣減速會(huì)使再入航天器內(nèi)人員和設(shè)備受到制動(dòng)過(guò)載的作用。保證制動(dòng)過(guò)載不超過(guò)人體或設(shè)備所能耐受的限度,也是實(shí)現(xiàn)返回的必要條件。大氣減速還使再入航天器受到加熱。當(dāng)再入航天器以極高的速度穿過(guò)大氣層時(shí),由于對(duì)前方空氣的猛烈壓縮和與之摩擦,航天器的速度急劇減小,它的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橹車諝獾臒崮?。這種熱能又以對(duì)流傳熱和激波輻射傳熱兩種形式部分地傳給航天器本身,使航天器表面溫度急劇升高,形成氣動(dòng)加熱。從月球或行星返回的航天器具有更大的能量,氣動(dòng)加熱就更為嚴(yán)重。保持航天器一定的結(jié)構(gòu)外形和防止乘員座艙過(guò)熱是實(shí)現(xiàn)返回的一個(gè)重要的技術(shù)關(guān)鍵。
九、宇航員上太空是怎么下來(lái)?
返回艙降落傘主傘將會(huì)調(diào)整成雙點(diǎn)吊掛,使返回艙以安全的垂直狀態(tài)落地。
返回艙將會(huì)排掉剩余推進(jìn)劑。同時(shí),航天員的緩沖座椅升起,準(zhǔn)備接受著陸沖擊力?! ≡诰嗟?.2米時(shí),返回艙的4個(gè)反推火箭點(diǎn)火工作。正常狀態(tài)下,主傘會(huì)使返回艙以7米每秒左右的速度著陸。反推火箭工作后,速度會(huì)降到2米每秒以下,可保證航天員的安全著陸。