神舟13号对接全过程直播回放(神舟13号成功验证的快速对接)

2022年4月16日上午10点左右,已经在轨工作183天的神舟13号载人飞船三名乘组,顺利搭乘神舟13号返回舱,在东风航天着陆场预定区域直立着陆,此次成功着陆不仅是我国载人航天任务中航天员在轨半年的首次成功,更是我国载人航天返回过程中,首次采用快速返回机制的成功典范。而在此之前神舟13号载人飞船发射入轨后,与天和号核心舱对接时也采用了世界领先的快速交会对接技术,现在也成功验证了快速返回技术,那么这两项处于世界领先水准的快速交会对接、快速返回技术到底领先美俄多少?

神舟13号对接全过程直播回放(神舟13号成功验证的快速对接)(1)

首先以快速交会对接来说,神舟13号载人飞船发射升空后,和以前发射的神舟载人飞船不同的是,从飞船入轨机动,到靠近核心舱并完成交会对接、航天员正式进入核心舱内,仅用时6.5个小时,而之前往往需要9个小时左右。

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为什么能够将时间缩短得这么快呢?

首先是飞船机动能力更强、入轨精度更高后,飞船可以快速变轨接近核心舱,同时核心舱和飞船之间安装的激光和微波雷达测量系统,可以快速测算出飞船和核心舱之间的相位差,继而在计算机控制下,飞船通过更加精准的变轨操作,实现快速交会对接。

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而之前神舟载人飞船发射入轨后,首先会让飞船绕地球多转几圈,以便飞船自身和航天员快速适应太空环境,尔后飞船才会打开发动机不断变轨,并逐渐靠近需要对接的航天器,并且在对接过程中,因为轨道控制不是很精准,所以需要不断的调整轨道参数,并最终在手动和半自动状态下,完成两个航天器之间的交会对接。

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作为对比美俄两个航天大国的交会对接是怎样的呢?

俄罗斯的联盟号载人飞船发射入轨后,由于其设计年代久远,采用的是手动和半自动交会对接方式,且因为联盟飞船入轨高度较低、入轨精度不是很精准,所以在飞船入轨后,需要不断的调整轨道参数和飞行姿态,并逐渐靠近国际空间站,最终在航天员的手动和计算机辅助下,完成交会对接任务,联盟号载人飞船从发射入轨到完成交会对接往往需要绕地34圈、耗时两天时间。

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美国虽然航天实力雄厚,但是介于其2011年航天飞机退役和美国不太擅长载人飞船研究,所以现阶段美国的载人龙飞船虽然已经多次和国际空间站成功对接,但是对接技术仍然不是很先进。比如载人龙飞船从发射入轨后,虽然飞船能够在计算机的控制下快速接近国际空间站,但是因为承担载人龙飞船发射任务的猎鹰9运载火箭,入轨精度不够、且入轨高度较低,所以载人龙飞船从发射入轨,到依靠半自动完成交会对接,也要18—27个小时左右。

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其次是这次神舟13成功验证的快速返回技术优势有多明显呢?

以前不管是中美俄谁的航天器返回地球,都是主动脱离目标航天器后,在附近轨道伴飞、并逐渐下降高度,最终通过不断调整轨道参数(包括飞行高度、速度、倾角等)尝试以预定角度冲入大气层,并时刻保证与大气层直接接触面是特殊设计的耐高温涂层面。同时为了降低返回速度,返回舱和航天飞机都会保持较大的倾角,以延缓下降速度,那么最终返回舱实质是以比较大的角度穿越大气层,并倾斜降落直至降落伞打开的。

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像之前的神舟载人飞船在脱离预定航天器后,从开始伴飞到切入大气层至少要绕地球旋转11圈,耗费20个小时以上,才能在特定再入角度、速度和瞄准预定着陆场之间平衡,耗时更长不仅会增加神舟载人飞船的返回风险,同时也不适合特殊环境下的快速返回机制。

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所以从神舟13号开始,从飞船脱离、变轨机动到轨道舱、返回舱、推进舱完全分离,再到返回舱准确切入大气层,只需要5圈即可。而且返回舱再入大气层后,会以更加垂直的角度穿过大气层,这不仅缩短了返回舱穿越大气层的时间,而且也缩短了返回舱穿越大气层仍受上千度高温烧蚀的时间,给舱内的航天员一个更加舒适的返回环境外,更重要的是这种快速返回、接近垂直降落的返回方式,也更加适合紧急状况下的安全返回。

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当然神舟13号此次虽然采用快速返回技术后,从飞船分离到返回地球只用了8个小时,但是相比美俄还是有很大差距存在,比如俄罗斯的联盟号载人飞船从分离到着陆只用了3个小时,美国的载人龙飞船从分离到返回也只用了5个小时。

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但是此次神舟13号载人飞船的快速返回之所以用时比较长的主要原因,在于这是我国首次验证该技术,所以为了保险期间,飞船分离后绕地球转了5圈后才返回,那么等这项技术成熟后,或许只需要绕地球旋转1圈或者2圈就可以返回,届时其耗时可能只需要两个小时就可以了。

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