北斗三号卫星在轨速度（北斗助力仅用9个小时）

2022年4月16日凌晨00:44分，神舟十三号载人飞船与空间站天和核心舱成功分离，9:56分成功降落到地面，仅仅9个小时就完成了从天宫空间站到返回地球的整个旅程，实现了400千米的刺激降落，而上次的神舟十二号返回却用了整整28个小时，那为何这次能够提速这么多呢？这到底有什么意义？北斗卫星导航又在里面起到了什么作用？

欢迎回家

400千米速降，空间站为何选择这个高度

国际空间站运行在倾角为51.6°、高度为397公里的轨道上，大约是400千米左右；我国的天宫空间站预计轨道高度为400~450公里，倾角42~43度，那为什么大家都选择这个高度呢？

1、省油很关键：我们当然可以选择更高的轨道，但，很明显，轨道越高，发射的难度就越高，每一次过去的燃料消耗也会更大，自然也就会造成更高的成本，所以在轨道选择上，出于经济考虑，我们肯定是希望轨道能够在允许的范围里面尽可能的低。

2、那么到底能够有多低呢？实际就是要看哪个位置是安全的，从国际定义上来看，只要越过了100千米高的卡门线，就相当于进入太空了，这里向上基本就是宇宙真空环境了，但这里并不安全。

大气划分

因为太阳风的存在，太阳一直在向地球发射高能粒子，为了保护地球的生态，地球本身的磁场会对抗这些高能粒子，于是导致这一部分磁场范围内，磁力变化非常的剧烈，这对于航天器而言是非常危险的，而这个高度大大概就是最高200千米左右，但考虑到这个磁场宽度其实会有所变化，所以400千米才是较为安全的位置。

磁场示意图

所以这次的神舟十三号，就是需要从离开空间站开始，下降这400千米的高度，成功地返回地球。那么400千米，开车也才4个小时不到，为什么航天器的那么快，返回时间却需要长达20多个小时呢？

瞄准是为了更好的进球

宇航器进入地球大气层是一个非常复杂而且危险的过程，再入大气层的过程就如同你把一块瓦片扔到水里面，这里的速度和角度都非常的重要，如果速度太慢，角度太大了，那么航天器就会得不到充分地减速，进入大气以后速度急剧增加，落地时速度无法降低到安全的速度，造成机毁人亡的惨剧。

再入大气

但如果速度太快，角度太小，那么就如同打水漂一样，航天器会在大气层的表面受到力的作用，然而就会被弹出去，而这一旦是被弹出去了，想要再次回到地球就基本是不可能的，飘到茫茫太空去，基本也只有毁灭的道路，所以航天器要想进入地球就必须找准角度和速度。

打水漂

其次地球这么大，地形变化也一样，高山平原，森林海洋，航天器要想落地，那么就必须要精准地找到落地点才行，如果落到了海洋，甚至一些火山口，那就真的麻烦了。

另外航天器落地以后，宇航员的状态是非常差的，需要人员进行及时的救治，并且他们也没有食物等方面的充分补给，因此，我们需要我们的神舟飞船，必须准确的落在预计的着陆场上，接受地面人员的检查和帮助。不要看着陆场1万多平方公里，但是相对于整个地球的面积而言，可以说就是饼上面的一粒芝麻而已。要准确落在指定位置，很难。

相对于地球只像一颗芝麻

所以，以往的飞船之所以需要花费20多个小时的时间才能完成落地的过程，其实主要就是在绕着地球转圈，等待合适的时机，包括地面附近的天气，轨道速度的大小，轨道位置的变化等等。就如同大家投篮一样，长时间的瞄准就是为了最后投出的准确度。

如何能够更快落地？

根据前面的经验，航天器的返回舱和轨道舱分离之后，推进舱就会推动返回舱继续绕地球飞行，这个过程一般需要绕地球飞行10多圈，而每圈需要大概1.5个小时，等待出现返回窗口之后，推进舱发动机再次点火，推动着飞船从约400千米的高度降至离地面约145公里的高度，这个时候返回舱会和推进舱进行分离工作。

返回舱分离

分离后的推进舱会坠进大气层焚毁，而返回舱则在距地面约100公里的位置正式再入大气层，而这个时候的飞船将面临整个过程最恶劣的阶段，飞船会与空气剧烈摩擦，瞬间产生上千摄氏度的高温，并进入黑障区，飞船会与地面指控中心双向失联。

黑障

这个飞行的过程一般持续几分钟左右，而经过大气层的摩擦减速，飞船的速度会从每秒7.9公里降到每秒200米以下，最终在距地面大约10公里的地方，返回舱上的降落伞会打开，再一次降低飞船的速度，使其速度降到每秒3.5米左右，最终在距地面大约一米左右的高度，返回舱会启动反推发动机并使其平稳降落在地表。

飞船降落伞

所以从制动到进入大气层再到落地，这个过程，其实我们并没有办法去减少时间，因此，要想快速返回，那么很明显就是要减少在太空绕地球转圈的时间了。

比如神舟十二号飞船从接受返航指令起到降落地球，整整耗费了近28个小时，但其实，飞船从点火制动到顺利抵达地球表面最多只用了1个小时左右，基本上时间都用在寻找合适的进入大气的窗口上了，神舟十二号为了找到这个窗口，整整绕地球飞行了18圈，那么这一次的神舟十三号为什么又这么快呢？

地面位置投影变化

神州十三号如何做到快速落地？

1、三头六臂我神十三！

从脱离空间站到落地，飞船要进行大量的操作，而且每一步操作的顺序都不能改变，每一步操作都必须达到预计的程度才能够保证航天器的精准返回，而这一次因为经验越来越丰富，我们的神舟十三号将过去的一件一件做事情，改成了同时做多件事情。

通过对程序和过程之间的关系的梳理，我们的科研人员将神舟十三号的返回动作进行了分组，可以让神舟十三号如同三头六臂一样，同时进行多项动作，而不是等待一项动作完成以后再进行第二项，甚至于组合体还在停靠期间的时候，飞船就已经在进行一些返回的准备工作了。同时每一项动作之间的间隔时间被我们压缩了下来，可以更快地完成一个个动作！这也是神州十三号能够快速返回的重要原因。

对接

2、北斗卫星来帮忙

其实从上面的过程我们就可以看出来，要想尽快的落地，最重要的就是提前计算，大量的计算，找到最合适的脱离时间，变轨时间，入轨时间，而这样的计算就必须要是对航天器的位置以及当地的各项大气扰动情况，都了如指掌。

另外需要对航天器下降过程进行实时的准确的追踪，以便及时的调整方案，制定新的着陆位置。而这个过程中个人认为北斗可能在里面起到了很大的作用，它可以帮助我们尽快的定位飞行器的位置，更快的进行地面和飞行器之间的通信数据连接，以及信息的传递，使得我们可以更加准确的找到着落的位置。

快速着陆的意义何在

不知道大家有没有想过我们为什么要追求快速着陆？实际上这一点非常的重要，特别是对我们的航天员而言，要知道在着陆之前他们已经在太空生存了183天，在这种情况下，他们的身体实际上是受到了很大的影响的，而在落地的减速再入大气的高温等都会对他们身体造成另外一次的影响。

另外大家应该看到过着陆仓吧，面积不大，准确地说是很小。三位宇航员待在同一个着陆舱里面，而且这里面还有大量的实验设备，或者需要从太空带回来的东西，其实宇航员的活动空间非常的狭小，而且因为再入大气是在找再入的点，没有谁能够知道什么时候会出现那个合适的再入点，所以为了保证能够在第一时间再入大气，我们的宇航员必须做好全部的准备，穿好宇航服坐在准备好的座椅上，并且系好安全带。相当于基本上就处在一动不动的状态。

王亚平顺利出舱

想想，如果按照之前的持续20多个小时的转圈，那就代表宇航员要这样子维持20多个小时，进食饮水排泄都是非常困难的，甚至可以说，基本上这些都是不能进行的。这个过程宇航员是非常难受的，而通过这一次的再入技术，宇航员在太空被束缚着的时间只有原来的1/3, 这样子的话对宇航员的身体和心理都会有巨大的好处。

快速落地技术，这代表我们对宇航技术的更高高度的理解，控制能力，遥测能力的上升，同时也代表我们更加人性化！

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