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神舟飞船在1米高处精准反推着陆,怎么做到的?为何美国不用?

常驻编辑 科普中国 2022-09-10 神舟   美国   精准   降落伞   宇航员   飞船   燃料   火箭   地面   返回舱   速度

神州飞船的返回舱在即将接触地面的时候,会朝着地面放一个“屁”,然后安稳落地。fQK拜客生活常识网

这个“屁”叫做精准反推着陆,是为了减速以减轻返回舱与地面的冲击力,保护内部的宇航员。fQK拜客生活常识网

被烧得漆黑的返回舱fQK拜客生活常识网

这种减速装置在中俄的返回舱上是基本操作,但是偏偏美国很少使用,美国的返回舱都是直接落在海上。fQK拜客生活常识网

这个精准反推是如何实现的?美国为何选择不用?fQK拜客生活常识网

返回舱返回fQK拜客生活常识网

精准反推着陆

返回舱平安着陆后,它的表面都会被烧得黑漆漆的fQK拜客生活常识网

这不是因为地球的大气温度很高,而是因为返回舱下落的速度很快,达到了每秒5千米,表面和空气摩擦产生了大量的热,将表面的材料烧成了这样。fQK拜客生活常识网

返回舱下落时,表面最高温度会达到2000 以上,这温度啥材料来了也得掉一层皮。fQK拜客生活常识网

如果任由返回舱自由落体运动,那么它会直接在地面上砸一个大坑,宇航员在里面承受前所未有的冲击力。fQK拜客生活常识网

这显然是不行的,于是就要对返回舱进行减速fQK拜客生活常识网

返回舱着陆后救援fQK拜客生活常识网

在空中的时候,返回舱会依次打开三个降落伞减速fQK拜客生活常识网

第一个伞叫做引导伞,它的作用是摆正返回舱的位置,因为返回舱在下落过程中,可能是立着的,也有可能是躺着的fQK拜客生活常识网

引导伞将返回舱的位置摆正,最底面朝向地面下落,这个过程持续很短,位置一旦摆正,就会切断引导伞fQK拜客生活常识网

返回舱打开降落伞fQK拜客生活常识网

第二个伞是减速伞,它虽然长得小,但是能在瞬间将返回舱的速度减小一半fQK拜客生活常识网

之所以将它设计得这么小,主要是为了开伞速度快,而且这回速度非常快,如果伞面过大,很有可能发生破裂。fQK拜客生活常识网

第三个伞才是我们熟悉的那个大伞,也叫主伞,上面画着红色的圈圈,格外显眼。fQK拜客生活常识网

主伞的直径达到了30米以上,伞面积在2000平方米以上,它的作用是进一步减速,并且让人更容易发现返回舱。fQK拜客生活常识网

降落伞更容易被发现fQK拜客生活常识网

可是即便有这三个降落伞的减速,返回舱在接近地面的时候,依然具有每秒8米的速度。fQK拜客生活常识网

以这个速度撞击地面,会因为牛顿第三定律,受到极大的反作用力,里面的宇航员会感觉到巨大的颠簸。fQK拜客生活常识网

因此,在距离地面还有1米的时候返回舱会朝地面放一个“屁”,我们会看到附近地面瞬间烟尘飞起。fQK拜客生活常识网

很多人认为这是撞击扬起的灰尘,实际上这是精准反推着陆点火吹起来的尘土fQK拜客生活常识网

这个“屁”就是返回舱用自己最后的一点燃料点火,让最终的落地速度降到最低,低到无法伤害到里面的航天员。fQK拜客生活常识网

降落时的尘土fQK拜客生活常识网

因为返回舱携带的燃料很少,必须用到刀刃上,所以这个点火的高度必须精确到1米fQK拜客生活常识网

高了燃料不够,低了减速效果不明显,为了能够精确地测量出返回舱距离地面只有1米,在“放屁”之前,会先放出射线fQK拜客生活常识网

射线是一种高频率的电磁波,具有波粒二象性,能够在

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