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[猎奇]神舟十五号落点精度有多高?1580米!控制落点究竟有多难 [11P] [复制链接]

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目前,神舟十五号返回舱已经在东风着陆场成功着陆,地面搜救人员顺利打开舱门,三位航天员费俊龙、邓清明、张陆都已出舱,他们都是感觉良好。为期186天的太空任务结束了,神舟十五号乘组圆满地完成了各项任务。

神舟十五号返回舱各个阶段几乎都是表现完美,发射时的入轨精度很高,可以实现与空间站的快速对接。神舟十五号返回时,轨道和落点都被精确预报,让神舟十五号实现了快速返回,并且准确降落在预定着陆区域。这一切都离不开我国北斗全球卫星导航系统的辅助。



根据第一次预报落点和实际落点的坐标测算,两者误差为1580米。这个精度已经相当高,可以说几乎是命中十环靶心。从上百公里高的太空中,神舟十五号载人飞船以每秒数公里的速度高速返回,要精准控制落点的难度其实非常大。

神舟十五号载人飞船撤离空间站时,当时的轨道高度为399公里,轨道速度约为每秒7.7公里。神舟十五号绕着地球飞了5圈,轨道高度降到380公里,此时东风着陆场正好位于飞船的轨道平面上,飞船可以准备返回地球。



神舟十五号先进行姿态调整,然后启动反推火箭进行减速,脱离原来的轨道。随后关闭制动发动机,飞船进入无动力飘落状态。此时,飞船并不是沿着弹道式轨道返回,因为这种返回方式会对航天员造成很大的冲击,飞船像炮弹一样沿着十分陡峭的轨迹再入大气层,将会产生高达10G的过载,而且飞船还会大幅度偏离预定着陆点。



自国际空间站运行以来,俄罗斯的联盟号载人飞船曾3次出现弹道式轨道返回的情况,飞船高速再入大气层,导致落点无法控制,飞船的实际着陆点与预定着陆点偏离了三四百公里,并且还导致飞船与地面飞行控制中心失去联系,好在飞船最终都被搜救回来。



为了避免弹道式返回,神舟十五号在无动力滑行时,利用调姿发动机不断进行姿态调整,让飞船在极为稀薄的大气中也能产生一定的升力,使得返回轨道比较平缓。再通过北斗导航卫星的精确定位,可以对神舟十五号进行高精度的预测制导,使飞船沿着可控的路径再入大气层,对着理论瞄准点返回地球。



在无动力滑行大约6分钟后,地面飞控中心给出了飞船的第一次落点预报:东经100°04′58″,北纬41°37′54″。这个预报落点与理论瞄准点非常接近,表明飞船正在沿着预定路径返回。



等到轨道高度降至145公里时,推进舱分离,返回舱的姿态角调整为1.6度,然后开始再入大气层。此时,地面飞控中心给出了返回舱的第二次落点预报:东经100°05′00″,北纬41°37′54″。第二次预报落点与第一次非常近,同时也很接近理论瞄准点。



在80公里至40公里的高度,高速飞行的返回舱与大气层发生剧烈的相互作用,使舱外温度升高到千度。返回舱被高温等离子体包裹住,导致短暂的无线电通信失联,这就是返回阶段最为危险的黑障区。



当高度下降到10公里时,返回舱依次打开降落伞。随后,地面飞控中心发出返回舱的第三次落点预报:东经100°05′04″,北纬41°37′55″。这次预报落点仍接近于理论瞄准点。



开伞后,返回舱进一步减速,同时也在低空风的作用下,返回舱出现轻微的摇摆和打转。在着陆之前一分钟左右,地面飞控中心发出的第四次落点预报:东经100°04′39″,北纬41°37′59″。这次预报落点也是在理论瞄准点附近。

最后,返回舱距离地面1米时,启动4台反推发动机,成功在地面软着陆。最终实地测量的返回舱落点坐标为:东经100°03′52″,北纬41°38′07″。通过测算,返回舱实际落点与第一次预报落点相距1580米,与第二次预报落点相距1620米,与第三次预报落点相距1700米,与第四次预报落点相距1110米。



之所以落点预报很难完全精确,是因为返回舱随着降落伞减速时,低空风会对返回舱的下落造成很大影响,所以风力大小关乎到落点偏差。但总得来说,这样的误差还是非常小的,神舟十五号返回舱沿着既定路线返回,准确命中预定着陆区域。

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xgch 金币 +35 辛苦了,感谢您无私奉献的精神! 06-06
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只看该作者 沙发  发表于: 06-05
神舟十五号返回舱的成功着陆是中国航天史上的又一重要里程碑。这次任务的成功不仅标志着中国空间站建造阶段的成功结束,也体现了中国航天技术的显著进步。从入轨精度、轨道控制、返回过程中的姿态调整、减速和着陆等各个阶段,神舟十五号的表现都近乎完美,展现了中国航天的高水平和可靠性。

北斗全球卫星导航系统在神舟十五号返回过程中的重要作用不容忽视。它提供了精确的定位和导航服务,帮助飞船沿着预定路径安全返回地球。北斗系统的精度和支持,是确保航天员安全的关键因素之一。

此外,神舟十五号返回过程中对姿态调整的精准控制,以及对低空风影响的应对措施,都是确保飞船能够准确着陆的重要因素。飞船在高速返回过程中,通过姿态调整和升力生成,避免了剧烈的弹道式返回,减少了航天员的冲击和飞船的偏离。

整个返回过程的精准预测和控制,不仅体现了中国航天科技的先进水平,也展示了中国航天工程人员的专业能力和智慧。神舟十五号的成功返回,为中国航天探索宇宙的旅程增添了新的辉煌篇章,同时也为中国在国际航天领域赢得了更高的声誉。

以下是神舟十五号返回舱返回地球过程的一些更详细信息:

1. 姿态调整与反推火箭点火:
   在撤离空间站并完成初步姿态调整后,神舟十五号飞船会点火启动反推火箭,以减慢飞船的速度并脱离原来的轨道。这个动作很关键,因为它决定了飞船能否顺利进入预定的返回轨道。

2. 无动力滑行与大气层入口:
   反推火箭点火后,飞船会进入无动力滑行阶段。在这个阶段,飞船主要依靠大气摩擦来减速。当飞船达到大气层最外层(约100公里高度)时,它开始经历“失速跳跃”,即由于大气极其稀薄,飞船会在短暂的自由落体后重新获得速度,从而再次升高。这个过程反复发生,直到飞船最终稳定在一个较低的轨道上。

3. 再入大气层:
   当飞船进入大气层时,它需要面对极端的热环境。返回舱的形状和特殊涂层有助于减少热的传导,保护航天员和舱内设备。同时,返回舱会通过一系列复杂的机动,如“打水漂”(skip entry),在大气层中上下跳跃以进一步耗散能量,这样可以降低再入时的过载和温度。

4. 降落伞部署:
   当返回舱降至约10公里高度时,会首先展开一个小型引导伞。在引导伞稳定下落后,主降落伞会随之展开。主降落伞面积巨大,足以提供足够的阻力使返回舱安全着陆。

5. 落地与搜救:
   返回舱落地后,地面搜救团队会迅速行动,与航天员建立通信联系并确认其状况。随后,团队会赶往现场,将航天员从返回舱中安全转移出来,并进行必要的医疗检查和初期适应地球重力环境的程序。

整个返回过程中,地面控制中心会实时监控返回舱的位置和状态,并根据需要调整降落伞的部署等操作。此外,返回舱的设计也考虑到了可能的应急情况,比如返回舱可以在海洋或陆地上任意点安全着

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xgch 金币 +18 回复认真,加分鼓励 06-06
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