温度测试(从1500℃到-15℃，神舟十四号飞船返回地球如何闯“十关”？)
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温度测试(从1500℃到-15℃，神舟十四号飞船返回地球如何闯“十关”？)
据中国载人航天工程办公室消息，北京时间2022年12月4日11时01分，搭载着航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲的神舟十四号载人飞船与空间站组合体成功分离。按照计划，飞船将在晚间返回内蒙古东风着陆场，这是一段垂直落差399公里、飞行距离超过20万公里的旅程。7个半小时里，神舟十四号飞船将绕地球飞行5圈，闯过十道“生死关”，经历从1500℃高温到-15℃严寒的考验。
神舟十四号乘组
载人航天有“三大基础技术”——载人天地往返、交会对接和航天员太空行走，每一项技术都很重要，其中让航天员从太空安全、准确返回地面的技术最复杂，难度最大，风险也最高。神舟十四号飞船自脱离空间站那一刻起大致要经历约十个步骤，每一步都充满挑战，可以说航天员在飞船里要面临十道“生死关”，需要“步步精心”。
第一关：返回准备
航天员在进入神舟飞船时需要做好空间站节点舱、轨道舱和返回舱三道舱门的关闭和气密性检查，任何小小疏忽都会造成航天器漏气失压，酿成大祸。
神舟十四号返回舱
在返回舱就位后，航天员再一次进行飞船状态检查、设置返回程序。由于飞船在返回大气层的过程中有相当长一段距离不受控制，因此返回弹道的计算极其重要，“差之毫厘谬以千里”用在这里是一点也不为过的。
第二关：撤离
接到地面控制中心撤离指令后，11时01分，神舟十四号飞船与天宫空间站解锁，由对接机构中的弹簧推着飞船组合体缓缓离开空间站节点舱的径向对接端口，此时飞船距离地面的高度是399公里。
神舟十四号离开中国空间站
飞船撤离空间站看起来简单，却也需要十分小心，组合体重达8吨，任何一点磕碰都将损坏对接口，甚至造成空间站报废。
在与空间站相距19米和200米时，飞船会“停”下来，两次进行状态检查，确保在接下来的旅程中飞船是健康的，这个过程要耗费好几个小时，因为只要“踩下刹车”就必须一气呵成，没有后悔药可吃。
第三关：轨返分离
神舟飞船是三舱结构——与空间站对接的部分是轨道舱，最后边是推进舱（能源舱），返回舱夹在中间。轨道舱里带了一些生活垃圾，与空间站分离后它便完成了使命，飞船需要先把轨道舱抛掉，让它在大气层中烧毁。
轨返分离
在大约380公里高度，神舟飞船到达大西洋上空，它开始进行飞行姿态调整——逆时针旋转90度，侧着飞，然后轨道舱以大约1~2米/秒的相对速度与返回舱脱离。
第四关：返回制动
在抛掉轨道舱之后，飞船再一次进行姿态调整，逆时针再转90度，把屁股朝前，开启推进舱的发动机向着前进的方向喷射。
飞船返回制动
这几乎是飞船最后一次掌握落点的机会，推进舱的发动机持续喷射大约3分钟，它要把飞船从7.9公里/秒的第一宇宙速度降下来，同时推进舱上所有姿态控制发动机根据计算的弹道实时调整飞船姿态，确保接下来飞船再入攻角准确。
尽管推进发动机竭尽全力一脚刹车“踩到底”，它也只能让飞船减速到7.6公里/秒。
第五关：推返分离
推进舱几分钟就耗尽了燃料，飞船不能带着它返回，那会制造非常大的麻烦。
1969年1月18日，苏联联盟5号飞船返回地球，由于爆炸螺栓失灵，飞船返回舱无法与推进舱脱开，双双撞入大气层。
联盟5号飞船返回时遇险
飞船返回舱有非常好的防热措施，以保护舱内宇航员的安全，但它的上方无法承受1000℃以上的高温，受推进舱拖累的飞船有可能船毁人亡。后来在高温和剧烈震动下连接螺栓松动，推进舱脱离，飞船返回舱翻转180度，大底朝前，宇航员沃雷诺夫逃过一劫。
在大约145公里高度时，神舟十四号飞船返回舱就会与推进舱分离，启动返回舱上的姿态发动机调整飞船姿态，将再入攻角控制在1.5°～1.7°范围。
推进舱与返回舱分离
第六关：进入黑障区
尽管有推进舱耗尽全部能量“踩刹车”，飞船进入大气层的速度依然在7.6公里/秒左右。以23马赫的高速度与空气摩擦，飞船表面会发热，事实上所有载人飞船都是通过把势能转化为热能的方式来减速，从而把航天员安全送回地面的。
空气分子猛烈撞击飞船底部，推着飞船减速。飞船表面的温度越来越高，在大约80公里高度时，飞船底部表面温度上升到大约1500℃。
飞船防热大底
很少有材料能长时间在如此高温下保持足够的强度，为此航天科学家们开发出了一种高温烧蚀材料，用这种蜂窝状的材料制成一个“防热大底”，它像一个盾牌，通过不断燃烧自己把热量带走，从而保护后方的飞船。
剧烈燃烧的高温会让分子电离，由此产生一个包裹着飞船的等离子体“壳”，这个壳隔绝了电磁波，因此当飞船进入大气层后就无法与地面联系，没有人知道飞船里边发生了什么。4~6分钟后飞船下降到40公里高度，它的速度降了下来，外壳等离子体减弱，通讯才能恢复。科学家们将飞船失去通讯的这个区域称为“黑障区”。
第七关：开伞
飞船下降到大约10公里高度时，它的飞行速度降到200米/秒。这时候需要打开降落伞进一步减速，否则飞船将以大约90米/秒的速度撞击地面，危及航天员的生命。
降落伞开伞
安全打开降落伞是飞船成功着陆的关键，飞舱会首先释放引导伞，由引导伞拉出减速伞，将速度降到60~70米/秒，在8公里高度抛掉减速伞打开巨大的主伞，进一步将下降速度控制在5~6米/秒。
主降落伞成功打开之后，飞船会把多余的燃料排放出去，避免偏二甲肼燃料对航天员和地面搜救人员造成伤害。
第八关：着陆准备
航天员在轨工作半年之后可能存在骨丢失的情况，骨质酥松，5米/秒的冲击速度依然可能对航天员造成伤害，因此飞船在着陆前需要做一些准备工作：抛掉此前立下大功的防热大底，将飞船底部缓冲发动机喷口露出来；升高航天员座椅，增加缓冲距离，使航天员受到的冲击降到最低。
第九关：着陆
当飞船底部距离地面1~2米时，飞船传感器触发反推发动机工作，将飞船触地速度从5米/秒降到3米/秒。在飞船内部，航天员座椅下降，航天员平安着陆。
飞船着陆瞬间
如果你看到飞船着陆瞬间火光一闪，不要担心，那不是飞船爆炸，而是反推发动机瞬间点火发出的闪光，表示航天员已经安全着陆了。
第十关：搜救
12月的内蒙古戈壁，气温降到-15℃以下，又是夜间，这给地面搜救工作造成了很大困难。
神舟十四号着陆场示意图
为保安全，航天着陆场选在了内蒙古腹地东风镇附近的东风着陆场。十二月的西北戈壁气候寒冷，由于着陆时间在夜里，这给地面搜救工作造成了很大困难。搜救人员通过天地协同，又做了充分准备和反复演练，相信他们能以最快的速度找到飞船着陆点，迎回英雄的航天员。
总结：
航天发射充满风险，中国航天人已经顺利迎回8艘载人飞船，神舟十四号将是第9批返回地球的航天员，“最忙乘组”值得期待。
与神舟十三号一样，神舟十四号飞船也采用7.5小时快速返回方式，在7.5小时里难关重重，每一步都需要精心操作，可谓步步精心。
祝福神舟十四号，祝福中国航天！
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