據(jù)新華社電經(jīng)過多天太空之旅后，神舟六號(hào)飛船返回艙不久將返回祖國(guó)。我國(guó)載人航天工程著陸場(chǎng)系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師侯鷹在接受新華社記者采訪時(shí)說，飛船回家之路并不輕松，要闖過“燒蝕關(guān)”“黑障關(guān)”“過載關(guān)”和“沖擊關(guān)”四道關(guān)口。
第一關(guān)：“燒蝕關(guān)”
飛船將會(huì)變成一團(tuán)火球
侯鷹說，在整個(gè)飛行過程中，發(fā)射和返回過程對(duì)航天員和飛船的考驗(yàn)最大，而返回階段尤為突出。在距地球約100公里時(shí)，返回艙開始再入大氣層。由于返回艙對(duì)大氣的高速摩擦和對(duì)周圍空氣的壓縮，返回艙的速度急劇降低，這樣它的大部分動(dòng)能變成了熱能。雖然大部分熱能以輻射和對(duì)流的方式散失掉，只有百分之幾的熱能傳給返回艙，但這也會(huì)使飛船變成一團(tuán)火球，達(dá)到上千攝氏度的高溫。為此，飛船必須從再入大氣層的軌道、再入方式上考慮，使再入速度不至于急劇變小，同時(shí)在飛船表面采用有效的隔熱結(jié)構(gòu)和隔熱方式，使返回艙內(nèi)的溫度保持在40攝氏度以下。
第二關(guān)：“黑障關(guān)”
航天員將與外界失去聯(lián)系
進(jìn)入大氣層時(shí)，飛船會(huì)出現(xiàn)極為危險(xiǎn)的“黑障”現(xiàn)象。由于飛船返回艙高速進(jìn)入大氣層時(shí)，會(huì)在飛船表面和周圍氣體中產(chǎn)生一個(gè)溫度高達(dá)上千攝氏度的高溫區(qū)。高溫區(qū)內(nèi)的氣體和飛船表面材料的分子被分解和電離，形成一個(gè)等離子區(qū)，像一個(gè)套鞘似的包裹著飛船，從而使飛船與外界的無線電通信衰減，甚至中斷，出現(xiàn)“黑障”現(xiàn)象。在“黑障”區(qū)內(nèi)，飛船、航天員與外界失去聯(lián)系，這對(duì)飛船的性能和航天員的心理、生理都是嚴(yán)峻考驗(yàn)。這一段“最難熬的時(shí)光”一直要持續(xù)到返回艙距離地球約40公里處，“黑障”才會(huì)消失。
第三關(guān)：“過載關(guān)”
航天員將會(huì)遭遇“急剎車”
接著，航天員還要過“過載關(guān)”。飛船在大氣層內(nèi)減速的過程，會(huì)使返回艙內(nèi)的人員和設(shè)備受到過載的作用，就像是急剎車時(shí)車上的乘客會(huì)感受到向前的推力一樣。當(dāng)過載超過一定限度時(shí)，航天員就會(huì)出現(xiàn)生理失調(diào)，輕者會(huì)出現(xiàn)呼吸異常、頭昏，重者會(huì)出現(xiàn)中心視覺消失、視覺變紅、昏迷。因此，返回再入時(shí)的最大過載應(yīng)限制在10G以內(nèi)。
第四道關(guān)：“沖擊關(guān)”
航天員會(huì)感到強(qiáng)大沖擊力
最后一關(guān)“沖擊關(guān)”也不輕松。盡管經(jīng)過降落傘減速后，返回艙的著陸速度會(huì)從200米／秒降低到8米－10米／秒，但是，在重量超過3噸的返回艙著陸的瞬間，航天員仍然會(huì)感受到很大的沖擊力。針對(duì)這一點(diǎn)，飛船上設(shè)計(jì)了反推火箭和緩沖座椅。著陸前，航天員的座椅會(huì)自動(dòng)提升，把航天員受到的著陸沖擊力降到最低點(diǎn)。在返回艙降落到離地面大約1米時(shí)，反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，使返回艙以1米－2米／秒左右的速度著陸�！拔覀儗�(duì)可能出現(xiàn)意外的環(huán)節(jié)都進(jìn)行了改進(jìn)，確保航天員平安回家。”侯鷹充滿信心地說。
專家細(xì)說飛船“返鄉(xiāng)之旅”
飛船的“返鄉(xiāng)之旅”是一個(gè)怎樣的過程？我國(guó)載人航天工程著陸場(chǎng)系統(tǒng)總指揮隋起勝說，神舟六號(hào)載人飛船返回地面需要經(jīng)歷4個(gè)階段：制動(dòng)飛行階段、自由滑行階段、再入大氣層階段、著陸階段。
制動(dòng)飛行階段
飛船按預(yù)定計(jì)劃完成圍繞地球運(yùn)行的圈次后，將開始從南大西洋上空向地球表面返回。停泊海上的航天測(cè)控船將向神舟六號(hào)發(fā)出返回指令。飛船調(diào)整飛行姿態(tài)，軌道艙和返回艙分離，分離后的軌道艙繼續(xù)在軌飛行，進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)。接著，飛船再次完成制動(dòng)姿態(tài)調(diào)整，尾部朝向飛行方向。飛船按程序點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，完成離軌操作任務(wù)，進(jìn)入返回軌道。制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間必須精確控制，點(diǎn)火時(shí)間相差1秒鐘，就會(huì)使飛船落點(diǎn)位置相差9公里。
自由滑行階段
進(jìn)入返回軌道的飛船開始返回之旅的第二階段，由于此時(shí)飛船是保持無動(dòng)力的飛行狀態(tài)，這一階段也叫大氣層自由下降階段或過渡階段。當(dāng)飛船飛行高度降低到距地球約140公里時(shí)，推進(jìn)艙與返回艙分離。推進(jìn)艙進(jìn)入大氣層燒毀，返回艙繼續(xù)下降。
再入大氣層階段
返回艙距地球約100公里時(shí)，開始再入大氣層階段。這時(shí)，飛船表面和周圍氣體摩擦產(chǎn)生巨大熱量，在飛船表面形成的高溫等離子氣體層將屏蔽電磁波，使飛船暫時(shí)失去與地面的聯(lián)系，出現(xiàn)“黑障”現(xiàn)象。返回艙距離地球約40公里時(shí)，“黑障”現(xiàn)象消失，恢復(fù)與地面通信聯(lián)系后的返回艙繼續(xù)下降。
著陸階段
當(dāng)返回艙降至離地面約10公里時(shí)，進(jìn)入最后的著陸階段�；厥罩懴到y(tǒng)開始工作，彈出傘艙蓋，連續(xù)完成拉出引導(dǎo)傘、減速傘、主傘的動(dòng)作，飛船開始緩緩下降。在距離地面約1米時(shí)，4臺(tái)反推火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，使飛船實(shí)現(xiàn)軟著陸。
航天員安全著陸三大法寶
“在飛船返回著陸過程中，降低速度、減緩沖擊是確保航天員生命安全的關(guān)鍵�！蔽覈�(guó)載人航天工程著陸場(chǎng)系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師侯鷹在接受采訪時(shí)說，“為了保護(hù)航天員的安全，我們使用了降落傘、反推火箭、緩沖座椅三大法寶。”
降落傘
飛船在返回著陸時(shí)，將以數(shù)千米／秒的速度進(jìn)入大氣層，由于受到大氣阻力的作用，當(dāng)飛船下降到距離地球表面約15公里處時(shí)，速度將穩(wěn)定在200米／秒左右。如果飛船以這樣的速度沖向地面，返回艙內(nèi)航天員就如同從100層高樓上飛身直下，這時(shí)就必須依靠降落傘將飛船的速度降下來。侯鷹說，神舟六號(hào)飛船回家要“打”至少三把傘，使速度減至8米－10米／秒。
反推火箭
然而，飛船即使是以8米／秒的速度著陸，所受的沖擊力可能將航天員的脊柱震斷。這時(shí)，在飛船即將著陸的一瞬間———飛船距離地面大約1米時(shí)，安裝在返回艙底部的4臺(tái)反推火箭點(diǎn)火工作，使返回艙速度一下子降到2米／秒以內(nèi)。
緩沖座椅
與此同時(shí)，具有緩沖功能的航天員座椅在著陸前開始自動(dòng)提升。航天員座椅的前端，也就是航天員放置腳的部位固定在一個(gè)軸上；座椅的末端，也就是航天員的頭部位置，可以在一定范圍內(nèi)上下活動(dòng)。在飛船著陸前，如果自動(dòng)提升程序出現(xiàn)故障，航天員也可以通過手工操作將座椅的末端提升20厘米左右，從而使沖擊的能量被緩沖吸收。為了最大限度地吸收沖擊的能量，航天員座椅上還鋪設(shè)了一套根據(jù)航天員身材量體定制的賦形緩沖坐墊。
“這樣，航天員著陸時(shí)就可以最大限度地避免沖擊所帶來的傷害。”侯鷹說。
飛船“退燒”的三大措施
飛船返回再入大氣層進(jìn)入距地面80公里至40公里的稠密大氣層時(shí)，是氣動(dòng)加熱量最嚴(yán)重的一段，返回艙表面溫度將高達(dá)上千攝氏度，像一個(gè)大火球。如果不采取防熱措施，整個(gè)返回艙將被燒為灰燼。那么，怎樣為飛船“退燒”呢？
據(jù)專家介紹，為飛船“退燒”的措施主要有3種：
“冰塊式退燒”
即吸熱。吸熱是采用導(dǎo)熱性能好、熔點(diǎn)高和熱容量大的鈦合金等金屬材料，吸收大量氣動(dòng)熱量。用這類材料做飛船返回艙的蒙皮，氣動(dòng)加熱傳給飛船的熱量為蒙皮所吸收、儲(chǔ)存。這種方法防熱能力有限，只適用于加熱量很小的部分。
“酒精式退燒”
像發(fā)燒時(shí)擦酒精一樣，用輻射散熱的方法將熱量散去。這種方法只適用于最大熱流不超過每平方米100卡的情況。
“釜底抽薪式退燒”
即燒蝕。就是用一些高分子材料做飛船的蒙皮，有意識(shí)地讓它在高溫加熱時(shí)燒掉，將熱量帶走，從而達(dá)到保存主要結(jié)構(gòu)的目的。如玻璃鋼。燒蝕防熱是廣泛用于載人飛船再入大氣層時(shí)降溫的一種方法，目前，隨著技術(shù)的發(fā)展，燒蝕材料的種類很多。
【小辭典】
航天器返回技術(shù)：使航天器脫離原來的運(yùn)行軌道進(jìn)入地球大氣層，并在地面安全著陸的技術(shù)。包括軌道衰減法返回技術(shù)和直接再入返回技術(shù)。
軟著陸：航天器經(jīng)專門減速裝置減速后，以很低的速度在地球或其他星球表面實(shí)施的安全著陸。
黑障區(qū)：導(dǎo)彈彈頭和航天器返回艙等再入體返回大氣層后無線電信號(hào)中斷的飛行區(qū)段。其范圍取決于再入體的外形、材料、再入速度，以及發(fā)射信號(hào)的頻率和功率等。黑障區(qū)給載人飛船再入返回時(shí)的實(shí)時(shí)通信和再入測(cè)量造成困難。
·
