在南大西洋磁异常区离轨！神舟十四号返回：究竟会不会有危险？

根据空域关闭的信息，神舟十四号载人飞船返回预定着陆区和备选着陆区都已经确定，预定着陆区为东风着陆场，就在酒泉发射中心附近，备用着陆场则在敦煌西部，就在罗布泊隔壁。两个着陆区为何会那么远？另外飞船着陆前将会在大西洋异常区上空制动离轨，这里地磁异常，飞船经过这里会有危险吗？

主副着陆场，为何会相隔那么远？

据空域关闭的信息，主着陆场降落的时间为12月4日19:52-20:22。备选着陆区为21:22-21:52。主着陆场位于酒泉附近的东风着陆场，这是一块大约为2万平方公里的区域，当然搜索肯定不可能会有那么大的面积分布，据微博巨佬VONY7发布的神舟十二号和十三号着陆点位于酒泉西北方向约80千米处，备选着陆场则在酒泉发射场西部的敦煌市，如下图：

图源：VONY7，原图未标记

这里有两个让大家非常好奇的问题，第一个是以前的神舟飞船返回都是位于四子王旗着陆场，为什么现在空间站开始建造后着陆场就搬到了东风着陆场，为什么会有那么大转变，究竟是为什么呢？

答案是方便搜救！因为在载人航天的早期，飞船都是几年才发射一艘，无论在哪搜救其实都差不多，当然飞船返回地最好是人烟荒芜之地，四子王旗比较合适，东风着陆场也合适，不过近些年来四子王旗人口密度有所增加，这是其一。

其二则是空间站时期一年至少发射两次载人飞船，还有两次飞船降落，也就是说必须搜救两次，密度比之前大大增加，另外一个原因则是天宫空间站航天员可能会随时因为特殊情紧况况撤离空间站，也就是说地面会有常备搜救，那么背靠酒泉卫星发射中心，常备搜救队伍的后勤条件显然也是最好的。

第二个则是为何副着陆场会跑到敦煌地区，甚至还接近罗布泊？提早降落或者延迟降落不是在倾角42度左右的星下点轨迹上吗？

答案如果瞄准点超出主着陆场区域，估计就出大事了，那根本就不是什么所谓的副着陆场，而是事故！（为什么会是事故，下文会简单介绍）副着陆场是星下点在主着陆场的那一圈因故未能降落，而顺延到下一圈，神舟十四号飞船绕地球一圈大约是一个半小时。

所以你会发现两个着陆场的着陆时间相隔就是90分钟左右，而距离则是飞船的星下点在1个半小时内地球的北纬40度左右转过的距离，两个着陆区大约相隔500千米左右。

大西洋磁异常区制动离轨，究竟会有危险吗？

推特上一位大佬Seger YU@SegerYu发布了一张神舟十四号返回地面的星下点轨迹图，非常详细的标注出了神舟十四号调姿与减速以及轨返分离的区域，结果却发现这个区域正好位于南大西洋磁异常区上空，据说这里太空百慕大，神舟十四号在这里返回，会有危险吗？

太空百慕大？日本“瞳”卫星解体罪魁祸首

“瞳”卫星是日本在2016年2月17日发射的一颗X射线波段的天文观测卫星，入轨后仅仅观测了一个月就因为姿态失控并解体，当时并没有观测到有太空垃圾与其相撞，神秘事故一度无法解释，最后日本工程师分析后才发现是卫星在解体前发生了疯狂旋转事件。

日本X射线“瞳”卫星

进一步分析后发现是姿态控制系统出错，突然遭遇了强大的注入性信号，分析后认为可能是遭遇了太阳风中的带电粒子流的轰击，控制系统CPU被击穿，因为失控时卫星正好处在南大西洋磁异常区上空，这里磁场比地球的其它地区要弱得多，因此在这个位置兜住太阳风中大量带电粒子流的范艾伦辐射带会低至地面约200千米的太空。

范艾伦辐射带

“瞳”卫星轨道近地点为581.10 km，远地点为559.85 km，倾角为31.01°，每天都会经过这片区域，可能是因为带电粒子流特别强，或者是屏蔽没有达标，反正是直接脑死亡了，而且之后还进入失控的疯狂旋转最终导致解体。

神舟十四号经过该地，有风险吗？

答案是有的，因为神舟飞船也是一艘携带了大量电子设备的飞船，遭遇强大带电粒子流同样存在风险！不过载人飞船的“防带电粒子撞击加固”的屏蔽罩要求会比卫星高得多，因此神舟十四号飞船经过此地即使遭遇带电粒子流轰击也不会有太大的问题。

当然更重要的是由于我国地理位置比较特殊，飞船返回不是在四子王旗着陆场就是在东风着陆场，每次都会在大西洋磁异常区上空减速离轨，从神舟五号开始到神舟十三号已经9次严峻的考验，早已轻车熟路，肯定没有问题哈！

神舟十四号飞船返回地球，会经历那几个过程？

以前飞船都是标准返回模式，现在则是快速返回模式，两者有什么区别呢？时间不一样，比如2021年9月16日的神舟十二号返回时是上午8时56分脱离天宫空间站的，但一直到9月17日13时34分才着陆于阿拉善盟额济纳旗赛汉陶来苏木东风着陆场。

差不多一天多点时间，这飞船干吗了呢？变轨调整相位，让星下点经过着陆场上空，这一天多时间就用来干这个了。而快速返回模式则是计算好星下点的位置后，提早2~3圈脱离空间站，然后在这短短数小时内调整飞船姿态，使之返回地球。

此前的神舟飞船无法做到快速调整，而神舟十二号飞船则对返回轨道做了适应性设计，有比较大的可调范围，在神舟十二号返回时就做了部分测试，确认这套可调高度范围的设计没有问题，因此到了神舟十三号就可以直接快速返回了，其分离和着陆时间如下：

• 2022年4月16日0时44分，神舟十三号飞船与天宫空间站分离；
• 2022年4月16日9时56分，神舟十三号飞船着陆于内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗赛汉陶来苏木东风着陆场；

总时间9小时不到，虽然没有达到联盟号3小时的水准，不过这是第一次快速返回，比以前一天那是要好多了，否则航天员还得在飞船内呆一天多，实在是憋屈，因此不用怀疑，神舟十四用的肯定是快速返回模式。

返回着陆：飞船会经历怎样的过程？

飞船在近地轨道上绕地球公转的速度大约是7.8千米/秒，而绕地运动大是一个椭圆，从太空返回地球有几个要求：

• 1、过载不能超出人体极限；
• 2、着陆轨迹的末端必须要在着陆区；
• 3、飞船速度必须在防热大底的承受范围内；
• 4、备用着陆区选择；

根据飞船的过载与飞船的技术参数，科学家计算出了一条下降的轨迹，角度大约在1.5°~1.7°左右，如果角度太大，减速过载太快，估计会超出航天员承受极限而出现意外，如果角度太小，那就会远远超出着陆地，甚至被“弹回”太空。

由于返回角度没控制好而落到着陆区以外的事件还真发生过，1965年3月19日，上升2号从近地点167千米，远地点475千米，倾角64.8°的近地轨道返回时，由于宇航员操作返回控制设备时未能及时回到自己的座位，结果飞船重心偏离了设计重心，导致返回舱着陆点偏离原定地点386千米，搜救小队三天后才将在西伯利亚冰天雪地里冻得瑟瑟发抖的两位宇航员找到。

上升二号着陆轨迹

返回制动：发生在上万千米外

根据计算下降轨道的倾角，大致可以计算出减速点至少也要在1.3万千米外，按@SegerYu大神给出的下降轨迹图，笔者测量了下距离大约为1.59万千米，如下图：

从制动开始，整个返回之旅就开始了，之后将会经历一个过程，整个飞行过程动作如下图所示：

飞船分为轨道舱、推进舱、返回舱三个节点，与天宫空间站分离后会一直运行，但在减速前会首先在调姿后将轨道舱分离，一般叫做轨返分离，这是第一步，之后将进入返回过程，如上图所示被分解成了24个节点，但其中有5个节点是最关键的，基本过程大致如下：

1、飞船减速制动：将推进舱朝前，制动发动机启动，飞船速度降低，此时飞船将会进入一条新的轨道，这条轨道的末端就是降落点，减速后飞船会进入自由滑行状态；

分离轨道舱

2、飞船推返分离：等到约140~145千米高度时抛掉推进舱，此时位置大约在伊朗上空，之后飞船调整重心，保持一定的角度，建立返回姿态，这个在大气层中将会产生一些升力，保持下降轨迹；

分离推进舱

3、大约从90千米高度进入大气层，飞船抗烧蚀大底在高超音速激波的作用下会产生高温，形成所谓的黑障，大约在30~40千米高度时由于速度下降，飞船出黑障；

4、在10千米高度的时候，分别打开引导伞拉出减速伞，最后完全开伞，将飞船速度降至10米/秒以下；

5、距离地面高度约1米时开启着陆反推发动机，实现软着陆；

中科院物理所在2022年4月29日发表了一篇文章介绍返回过程中的过载问题，整个过程中有几个点是航天员承受过载比较大的：

• 1、气动减速过程（过载时间很长），弹道式返回过载10g，半弹道式为3~4g（神舟飞船为3.22g），航天员在10g的过载下也已经到了生理极限，因此目前飞船返回都是半弹道式，飞船调整重心有一点升力，不仅更舒适，也便于控制落点。
• 2、开伞时冲击过载，一般开伞冲击会在3.5g~5g之间，大部分人都可以承受；
• 3、着陆减速冲击，返回舱减速过载在20~50g，但舱内座椅与飞船底部的缓冲结构作用下，航天员受到的冲击在10g左右（时间很短）

延伸阅读：返回过程的测控

飞机降落时只要飞行员控制着陆过程就完事了，但飞船却不是这样，因为飞船在整个过程中对自身位置感知以及控制会存在一定的局限性，因此需要地面以及太空中的中继卫星辅助来完成，无论落点在四子王旗着陆场还是东风着陆场，其制动返回都是在南大西洋上空。

然后你会发现，我国的测控点都是沿着这条路建设布局的，另外还有天链中继卫星，整个测控站布置如下：

• 1、阿根廷内乌肯深空测控站；
• 2、纳米比亚深空测控站；
• 3、巴基斯塔卡拉奇测控站；

之后就进入新疆喀什测控范围内了，如果各位在返回过程中听到喀什测控站捕获目标，那么飞船已经基本进入祖国境内了，此时也将是黑障阶段，红外光电跟踪会看到飞船在空中留下一条白亮的痕迹。

之后就是搜救大队捕获目标了，此时轨迹的终点精度大致已经可以计算出来了，搜救大队会准备出发到预定区域，然后......安全降落，欢迎出差了6个月的航天员回到地球。