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中美返回舱对比, 距地1米点火反推与海上溅落, 两者有什么区别?
发布日期:2022-04-27 10:39    点击次数:67

神舟十三号飞船回家了,陆地降落,坐车返程。由翟志刚、王亚平、叶光富3个人组成的“太空宇航小组”,在天宫住了183天,带着太空驻留时间的最高纪录,并赶回来吃午饭了,午饭吃的是面条。

东北硬汉翟志刚:我就好这一口,惦记半年了,排骨手擀面!

山东姑娘王亚平:太空里可抓不到虾,我要吃海鲜对虾手擀面条!

湖南帅哥叶光富:我回来啦,我的米线——湖南辣肥肠米线!

聊完吃的,还得聊一个问题,中国航天员回家时所“乘坐”的返回舱为什么每次都在陆地上降落?有心人都可以看出一个现象,返回舱在接触地面的瞬间会‘蹦’出一团浓沙尘,3吨重的舱体加上那么大的降落伞,能‘砸’出这么大的力量,那宇航员会不会被撞伤?

但其实如果我们把观察角度换一换,实际的情况其实是这样的,我们会从扬起的尘沙中看到几缕“火光”!没错,真的是火,但不是砸出来的,而是反推器的动力之火,在距离地面一米的极限距离时,瞬间启动,瞬间将返回舱的下降速度降低到2米/秒。

怎么算出来的?很复杂吗?不,技术是很复杂,但转化到最后的数字上就很好理解,神舟十三号的主降落伞是世界上最大的降落伞,展开的圆周面积达到1200平方米,而重量却不到200斤,没错,不到两袋100斤大米的重量。

返回舱是3吨重,宇航员的身体重量可以忽略不计,而这个时候的整体下降速度是10米/秒左右,换算成车速的概念就是28.8~36公里/小时,这是降落伞能起到的最大缓降支撑力,不过我们可以想一下,开着车以30公里/小时的速度撞击到丝毫不动的一面墙上,冲击力所造成的伤害性也是非常大的,坚硬的大地,与更坚硬的返回舱,二者之间没有任何的变形类缓冲空间。

这就需要再提供额外一个力,反推力, 杭州利如资产管理有限公司在有限的燃料支持下,越低越好,才能发挥到反推引擎动力的最大推力,瞬间爆发值要至少达到返回舱的双倍,才能得到更好的瞬间反重力条件,而在神舟十三号返回舱的底部周围有4台反推发动机,每台发动机可产生大约3吨的推力,4台反推发动机瞬间消耗掉所有的有限固定燃料。

但俗话说浓缩的都是精华,就这一瞬间的反推力爆发,可以在仅仅距离地面1米的高度时,将3盾重的返回舱的下落速度“推回”到2米/秒左右,基本与一个人类从一台大型SVU汽车上蹦下来的速度与冲击没有区别。在这种力度之下,有着返回舱坚硬的外壳保护,宇航员不会受到任何伤害,只不过从10米/秒的速度突然定格到2米/秒的瞬间,就像是一部超快的电梯突然卡住的感觉,但厚重的宇航服与舱内特殊的设计,工程师们早就把这个我们能联想到的冲击完全化解掉了。

最终,我们的3名宇航员快乐的出舱了,身体方面的状态比上一次执行太空任务的宇航员小组还要棒,这种技术的精进带给宇航员的也是回家的安心,他们脸上的乐观与阳光也是14亿人的内心的欣慰与欣喜。

而反推器的原理,我们可以了解几个数值就知道这项技术多么的“高精尖”了,看到返回舱底部周围的小黑窟窿了吗?辅助激光测距敏感的加持,可让返回舱达到6厘米的测距精度,想一想,6厘米!实在了不起。

而神十三返回舱着陆前排出姿态控制发动机内多余推进剂,只留返回舱底部反推发动机制动推进剂,只在最后离地一米时启动反推发动机点火进行反推,以最大程度减小返回舱的落地冲击。

听我如此说来,是不是觉得中国人选择的回家方式很牛,的确很牛,可这么牛的技术,美国不会?还是美国研究不出来?为什么美国是全世界科技最发达的国家,可他们的航天员每次回家为什么要选择降落在大海里?走水路、乘船回家。

海洋降落,也有一个技术学名,叫做海面溅落,这种方式先把技术放一边,最大的问题是花销巨大!需要两个特长支持,一个是要出动一定数量的舰队,而这个所谓的舰队数量完全不比军演时的少,有时候大家从画面里看不到更多的舰队,是因为舰队要在远处分散开,否则真的遇到海盗或者敌人来骚扰,扎堆岂不成了集中的靶子,所以近距离我们是看不到的。

而且我们都知道美军偶尔就会有战机掉落海洋,美国在全球范围内都有部署海岸军事基地,同时他们也具备全球范围内的最强、技术最完备的海上搜索与救援实力,这个确实是个不争的事实,我们要承认,所以海上溅落,美国非常拿手。

而且还可以重复利用返回舱,大海总比陆地要软一些,虽然在特定速度下,海面与水泥地没什么区别,但我们可以仔细去看,美国的返回舱总是有更多的降落伞,因为要更好的降低降落速度。

目前各个国家都有一套自己最拿手、最擅长、也最符合各自择优性的方案,陆地选择不一定最好,因为容易对返回舱造成硬性破损,海上溅落的花销与动员成本也太大。

所以最好的方案就是两者结合,又能降得最慢保护返回舱以便重复使用,又能够花最少的钱完成回家,毕竟以后人类的太空探索任务会成为常态,像美国一样每次都大动干戈的派出舰队万里迢迢的往返一次,既费时间又麻烦,而中国也要开发更新的技术让陆地着陆更“软”。

不过,很好的消息就是我国的新一代载人飞船正在进行一个方案的实验,那就是“多个降落伞+缓冲气囊”的方式,在快接触地面时立刻给气藏充气,让返回舱柔软触地,这样一来,以后太空宇航员回家时,就像坐车一样方便、快捷、直接。

而且中国在节约成本、性能更优方面的研发一直是多领域都很出色的,美国的海洋溅落方式终究也会被淘汰的,就像航天飞机一样,因为太贵而落幕了。当一个领域作业常规化、频繁化之后,成本问题永远都是根本问题,太空虽然很大,未开发的资源太多,但人类社会终究还是靠经济支撑。

总之,中国航天,已经稳步升级、高效前进,这个时代,值得我们为中国航天事业而骄傲。

AAB