国际领先，从等1天缩短到几小时！神舟十三号飞船将实现快速返回

到今年4月中旬，神舟十三号乘组将在空间站待够半年，完成各项既定任务后，搭乘神舟十三号返回舱回到阔别已久的地球，并在东风着陆场着陆。这次返回最大的亮点是第一次采取快速返回方案。到底有多快呢？又快在哪里呢？

以前神舟飞船要想返回地球，需要定时定点，返回的窗口很短暂，所以飞船先要在天上转上1天（十几圈的样子），然后瞅准机会，脱离原来的运行轨道，进入提前确定的返回轨道。比如，在天宫一号空间实验室的运行轨道是两天回归轨道，也就是说在两天时间内，只有一次机会能够同时经过主、副着陆场，所以神舟十号飞船返回时就要在天上转呀转。

2013年6月26日神舟十号乘组张晓光、聂海胜、王亚平返回地球

但是，神舟十三号飞船快速返回时，就不需要再转上1天，飞船只需要在天上转上几圈（仅几小时）就可以进入返回轨道了。有人说：这是不是太冒险了？当然不是，这样做其实是为了提高航天员返回地球时的舒适性，不仅缩短了航天员的等待时间，而且等到我国空间站完全建成以后对常态化运营帮助非常大。

我国空间站内的神舟十三号乘组航天员

为了清楚了解为什么神舟十三号飞船能够快速返回，我们先大体学习一下神舟飞船的返回过程，大体经过了以下四个阶段共24个步骤：【友情提醒，前方高能，请耐心阅读】

神舟飞船三舱构型（轨道舱+返回舱+推进舱）

一、制动减速（图中1~5步）

1、神舟飞船与其它航天器解锁脱开分离，启动推进系统，产生分离速度，飞船与其它航天器各自启动姿态控制和轨道控制系统。比如神舟十号与天宫一号、神舟十一号与天宫二号、神舟十二号与天和核心舱，都是这样操作的。此时飞船还在正常的低地球轨道上运行，大约400公里。

2、飞船整体第一次偏航调整姿态：逆时针转90 （相对前进方向向左偏），由轴向飞行变成横向飞行。大约1分钟后，飞船轨道舱与返回舱解锁分离。

3、飞船第二次调整姿态：返回舱/推进舱组合体继续逆时针旋转90 （相对前进方向继续向左偏），相对最初时开始倒着飞，推进舱在前、返回舱在后）。

4、返回舱/推进舱组合体进行俯仰调姿，组合体轴线与轨道出现12 的夹角，建立返回姿态。

5、推进舱制动发动机点火开机，提供一个反向作用力，把组合体前行的速度降下来，此时组合体的高度会开始下降，也就是脱离了原运行轨道，进到返回地球的过渡段轨道（也叫进入轨道）。

制动点发动机点火，从原运行轨道向过渡段轨道转变

二、大气层外自由滑行阶段（图中6~8步）

6、推进舱制动发动机关机：推返组合体沿过渡段轨道逐渐降低高度，并按程序适时关机。

7、返回舱与推进舱分离：当推返组合体飞行高度降到距离地面140公里时，返回舱与推进舱进入分离程序。之后推进舱高度逐渐下降并在进入稠密大气层过程中烧毁，而返回舱继续沿过渡段轨道下降。

8、返回舱俯仰调姿，为再入大气层做准备：由于推进舱与返回舱分离时对返回舱姿态有影响，为了消除影响并建立返回舱再入大气层的姿态角，需把返回舱的速度方向与当地水平面的夹角调整到1.5 左右，这样返回航程比较平缓，行程约1.4万公里，而不像飞机空投东西那样垂直下来。这一步很关键，姿态角太小，返回舱将贴着稠密大气层（大约是90~120公里高的一个笼统范围）的边缘转圈圈，再也回不来了；姿态角太大，气动减速太快，因为返回舱里面有人，过载会太大，人受不了。比如人坐在快速运行的汽车里，突然来个急刹车，人就要往前面撞，这就是过载。一般神舟飞船的航天员此时要承受4g的过载。航天员在天空中待的时间越长，这个过载应该越小才行。

进入大气层前的准备

三、再入大气层阶段（图中9步）

9、升力控制：返回舱在距地面100公里左右的高度进入大气层后，以钝底朝下，采用半弹道式进入控制制导方式下降，此时返回舱还要进行姿态调整，这样返回舱本身可以利用气动外形产生一点升力，抵消一部分下降的速度，此时约为7.9公里/秒，由于和大气摩擦产生“黑障”，一直持续到约40公里的高度才消失，黑障段大约持续15分钟，返回舱将与地面短暂失去联系，之后恢复。升力控制一直持续到距离地面20公里高度处结束，之后返回舱继续减速下降。

四、回收着陆阶段（图中10~24步）

在距离地面10公里处开始启动飞船回收着陆。

10、弹伞舱盖，拉出引导伞：当返回舱下降到距地面约10公里高度时，回收程序控制器发指令引爆伞舱盖弹射分离装置，使伞舱盖以一定的初速度与返回舱分离，伞舱盖的分离将引导伞从伞舱拉出并开伞。

11、拉出减速伞，引导伞分离：引导伞随即将减速伞从伞舱拉出并开伞，引导伞与返回舱脱离。

12、减速伞呈收口状充满并工作。

13、减速伞解除收口。

14、减速伞完全充满：减速伞解除收口后呈完全充满状工作。经过减速伞减速，返回舱的下降速度从200米/秒降至60~70米/秒。

15、减速伞脱伞器工作：回收程序控制器发指令启动减速伞脱伞器，减速伞与返回舱分离。

16、减速伞分离，拉出主伞：减速伞的分离将主伞从伞舱拉出并开伞。

17、主伞开伞后呈收口状充满工作。

18、主伞解除收口。

19、主伞完全充满：主伞解除收口后完全充满，返回舱呈单点吊挂状态乘主伞下降。经过主伞减速，返回舱的下降速度从70米/秒降至5~6米/秒。

20、抛防热大底：距地面约5.5公里，回收程序控制器发指令抛防热大底，防热大底与返回舱分离，露出舱底反推发动机。

21、垂挂释放器工作：回收程序控制器发指令启动垂挂释放器，返回舱开始转换吊挂状态。

22、转换成垂直吊挂：吊挂转换完成后，返回舱呈垂直吊挂状态乘主伞下降。

23、着陆反推发动机工作：距离地面大约1米时，γ高度控制装置发指令点燃着陆缓冲发动机，返回舱实现约3米/秒的软着陆。

24、着陆，脱主伞：返回舱着陆后，航天员发指令启动主伞脱伞器，主伞与返回舱脱离。

别看前面把神舟飞船返回过程写得那么详细，其实飞船从开始启动返回，到平稳落地，这个过程比较短暂，比如神舟十一号飞船从天宫二号分离返回时，飞船轨道舱与返回舱在13时11分成功分离，到13时59分飞船返回舱平安落地，不到1个小时就能完成了。

神舟十一号与天宫二号

不是说神舟十三号之前的返回都需要挺长时间吗？这不矛盾了吗？这里要注意神舟十一号的返回计时是从前面介绍的第2步开始算的，而耗时较长的原因在于第1步。

之前不论是神舟十号与天宫一号分离返回，还是神舟十一号与天宫二号分离返回，天宫一号和天宫二号还不算做空间站，只能说是一个小型的空间实验室，运行轨道也是固定的。但是现在的天和核心舱，这是空间站，两者大不相同。在我国空间站飞行任务中，它的轨道高度会有一些调整变化，但是又不能为了满足神舟飞船的返回而过多地消耗宝贵的推进剂，对轨道高度进行修正。因此从神舟十二号飞船开始，就对飞船的返回轨道进行适应性设计，返回高度由过去的固定值变成了可调整的范围值，经过神舟十二号飞船的提前测试，这次神舟十三号就可以放心大胆地由之前“定点定时”返回，调整为适应性的返回，从而在飞船三舱整体与空间站分离后，只需要在原运行轨道上转上几圈就能让返回轨道经过东风着陆场上空了。而这项技术已经在航天大国中处于领先地位了。

加油中国航天人，加油神舟十三号乘组，祖国欢迎你们准时归来！