经受1000多℃灼烧!飞船安全返航:着陆瞬间火光四溅,发生了什么

在4月20日,俄罗斯的联盟MS-26号载人飞船安全返航,在哈萨克斯坦境内的着陆场成功着陆。和神舟载人飞船一样,当飞船再入地球大气层的过程中,都经受超过1000℃的灼烧,在经过这么高温的灼烧后,返回舱外部被烧得黑不溜秋,在着陆的瞬间,这两款飞船都出现火光四溅的情况,现场也是烟尘滚滚。而美国的载人龙飞船返回地球时就不会出现火光四溅的情况,也没有烟尘滚滚,这是怎么回事?

在2024年9月11日,联盟MS-26号载人飞船成功发射升空,将俄罗斯宇航员Aleksey Ovchinin、Ivan Vagner和美国宇航员Don Pettit送上了国际空间站。这是自2000年以来,俄罗斯向国际空间站发射的第72艘联盟号载人飞船。

虽然美国已经有载人龙飞船,但是美国的宇航员一样会乘坐俄罗斯的联盟号飞船,俄罗斯的宇航员也可以乘坐美国的载人龙飞船。这是因为美俄双方签署了“交叉飞行”的协议。也就是说,美俄双方的宇航员可以乘坐对方的飞船往返于地面和国际空间站,这样一来可以确保某一方的飞船存在问题时,国际空间站内至少有一名对方的宇航员。

而在这次飞行任务中,美国宇航员Don Pettit是NASA最年长的现役宇航员,在联盟MS-26号飞船安全着陆之日,刚刚好就是他70岁生日,截止至返航当天,他的太空飞行总时长达到590天。虽然他的年纪比较大了,但是在轨执行飞行任务期间,他还是完成了很多任务,协助进行了多达几百次实验和技术试验。

着陆瞬间为何火光四溅

当时联盟MS-26号飞船返航时,俄罗斯方面也是纪录了返回的画面,包括飞船伞降以及着陆前后的情况。相信不少网友都看到了联盟MS-26号飞船着陆瞬间时的场景,和神舟载人飞船着陆时一样,着陆瞬间火光四溅,还烟尘滚滚。其实这是正常现象,大家完全不需要担心是不是飞船出现了问题。我们看下飞船是怎么返回地球的,就知道了。

飞船在环绕地球飞行时,速度很快,一般都需要接近地球第一宇宙速度7.9公里每秒。只有达到这么快的速度,飞船才能长时间环绕地球飞行而不会掉下来。也正是由于飞行速度这么快,所以飞船返航的时候需要进行一系列的减速。

第一阶段的减速。飞船有推进舱、返回舱等舱段组成,其中返回舱是搭载航天员返回地球的舱段,只有返回舱安全着陆,推进舱这些舱段会直接留在近地轨道飘荡,然后自行坠落地球大气层烧毁。

从空间站组合体撤离后,载人飞船会进入单独飞行的状态,在飞行过程中,飞船会寻找返回地球的时间窗口。为了在合适的时间、合适的位置再入地球大气层,飞船就需要进行一系列的姿态调整、减速、变轨。

推进舱有发动机,在经过姿态的调整后,飞船推进舱位于飞船前进的前方,这样一来就能使用推进舱的发动机进行第一次减速,来降低飞行轨道高度。在这个过程中,轨道舱、推进舱会先后进行分离,最后只剩下返回舱。

第二阶段的减速。飞船完成姿态调整后,返回舱会在合适的时间、合适的位置再入地球大气层。由于地球有浓密的大气层,空气阻力能够让返回舱的速度降下来。所以当返回舱以极快的速度再入大气层后,速度会慢慢降低。不过气动减速也只能将下降速度下降到200米每秒左右而已。这样的速度显然是没法安全着陆的,需要进一步减速才行。

第三阶段的减速。当飞船下降到距离地面大约10公里时,就要进行伞降了。返回舱会打开一系列的伞进行减速。以神舟飞船为例,先打开引导伞,随后引导伞会拉出减速伞,进行一次减速。当返回舱下降到大约还有8公里时,下降速度已经降低到了90米每秒左右。这时候就会打开主伞,主伞的面积达到1200平方米,尺寸更大。

在主伞的帮助下,返回舱的下降速度能够降低到8米每秒左右。也就是大约相当于普通人跑步的速度,其实还是有点快,不过主伞已经没法让返回舱的速度继续下降了。

第四阶段的减速。由于主伞只能让返回舱的速度降低到8米每秒,不能继续下降了,这个速度着陆的话,冲击力还是比较大,所以为了航天员的安全,还需要进行一次减速。

在神舟飞船、联盟号飞船返回舱底部安装了反推发动机,就是用来完成最后的减速的。当返回舱下降到距离地面还有1米时,返回舱底部的反推发动机就会同时启动,强大的推力将返回舱的下降速度降低到1-2米每秒,让返回舱平稳着陆到地面。

我们从画面中看到的返回舱着陆瞬间,底部突然冒出火光,现场还出现了烟尘滚滚的情况,就是反推发动机启动了。这是正常的操作,不是飞船出现了问题。

美国的飞船不会出现这样的情况,是因为他们的飞船直接掉入大海,而海面本身就能起到缓冲的作用,所以美国的载人龙飞船就不需要使用反推发动机进行减速了。由于是在海面着陆,自然也没有灰尘扬起了。

这是中美俄三个国家载人飞船着陆场选择差异所致,并不是存在什么技术差距。我们的飞船一样可以溅落到大海,如果美国的飞船想要在陆地进行着陆的话,一样需要进行最后的缓冲。只不过,最后的缓冲有很多方案,其中一个就是我们神舟飞船、俄罗斯联盟号飞船的反推发动机,一个是着陆腿缓冲,还有就是气囊缓冲。

在登陆火星的时候,火星表面没有海洋,所以探测器都是着陆到地面的。之前美国的探测器在登陆火星的时候,都使用过着陆腿缓冲、反推发动机缓冲、气囊缓冲等方式。



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更新时间:2025-04-22

标签:飞船   神舟   大气层   宇航员   俄罗斯   美国   火光   发动机   返回舱   瞬间   地球   速度   科技

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