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奇怪了!神十四明明装有“北斗卫星”定位,为啥还要靠人工搜索?

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神十四成功返回地球啦!

神十四的三名航天员已经在中国空间站工作生活了六个月,在12月4日晚上返回地球,降落在东风着陆场。不知道你发现没有,每次航天员返回地球前,都会有专门的搜救队提前准备就绪,并在着陆时,立刻展开搜救回收任务。这个搜救队规模还很大,由多个分队组成,包括了空中分队、地面分队、机动分队、无人机分队等各种分队,他们还进行了非常系统的训练,配备了许多先进的装备。那么问题就来了,神十四号明明装有“北斗卫星”定位,为啥还要大费周章地靠人工搜索?

飞船着落的误差有多大?

中国空间站是在400公里,飞船返回地面过程中有许多不受控的因素干扰。那都有哪些因素呢?

神舟飞船的返回过程需要经历四个步骤:

第一阶段:轨返分离,也就是轨道舱和返回舱分离。

神舟飞船是三舱结构,前面是轨道舱,中间是返回舱,后面是推进舱,航天员在返回地面时,是留在了返回舱当中。

在这个阶段,一共会进行两次调姿(调整姿态),第一次调姿,飞船从水平飞行朝着前进的方向逆时针转动90度。

完成第一次调姿后,就会进行轨道舱和返回舱的分离。

随后第二次调姿,飞船继续逆时针转动90°,此时飞船变成了推进舱在前面,返回舱在后面,姿态也不再是水平的了,而是存在着一定的仰角。

随后推进舱的发动机点火,反推制动,飞船开始减速,进入到返回轨道。

第二阶段:推返分离,也就是推进舱和返回舱分离。

在距离地面145公里的高度时,推进舱和返回舱分离。此时只留下返回舱自己回家。

在距离地面100公里的高度时,再入大气层。在这个过程中,空气密度会越来越大,返回舱的表面与大气会产生剧烈的摩擦产生火焰,火焰会包裹着整个返回舱,这使得返回舱此时就像一个火球一样。在整个过程中,会经历5分钟左右的黑障区。

所谓“黑障区”一般出现在地球上空35到80千米的大气层间,这会给实时通信、再入测量造成困难。

第三阶段:开伞

在距离地面10公里高度的地方,此时大气已经足够稠密,此时先打开引导伞,再拉出减速伞,减速伞的面积为24平方米,伞绳长度14.5米。随后减速伞会与返回舱分离,同时引出主伞。主伞的面积达到了1200平方米。开伞后,返回舱会持续减速。

第四阶段:反推发动机点火

距离地面1米时,反推发动机开始点火,给飞船一个向上的推力,随后飞船安全落地。

北斗卫星系统能起多大作用?

在飞船返回地过程中,影响飞船落点的因素有很多,在前三个阶段都存在着干扰因素,第一阶段中,轨返分离的位置,以及调姿后的角度,减速的位置;第二阶段中,再入大气的角度;第三阶段中,开伞后,会受到气流的影响,这是完全不可控的。

这个过程中,一旦控制不好,位置就会偏离的非常严重。最典型的案例就是1965年,苏联发射的“上升2号”,返回地球时,就偏离了原定落区386千米的地方,降落在了西伯利亚原始森林当中。

即便是控制得极为出色,由于一些不可控的因素,我们十分准确地预估位置。不仅如此,由于有长达5分钟左右的黑障区,此时飞船的信号是无法传输出来的,所以飞船中的北斗终端的信号也会被屏蔽掉,也就无法用北斗卫星导航系统来进行定位。

如果仅仅靠北斗卫星导航系统,我们其实并没有办法完全掌握飞船的实时位置。而东风着陆场约2万平方公里,地形十分复杂,要想要定位到返回舱的确切位置,就需要借助测控系统,测量雷达、跟踪测量雷达和光学设备等一起协同。

比如:黑障区时,我国会采用自主研制的相控阵体制测量雷达;再比如:开伞后,由于受到风力影响比较大,无论是雷达,还是光学设备都会受到天气、光线的影响,此时我国会采用跟踪测量雷达,通过无源定位体制,实现了对返回舱从开伞到落地阶段的高精度定位,这个设备不会受到天气和光线的影响,可以做到全天时全天候、无人值守化工作。

也就是说,为了确保飞船安全返回,航天科技工作者们是需要对飞船位置实时跟踪的,而仅凭北斗是做不到这一点的。

那么问题就来了,难道我们不能等到飞船安全着陆后,再依靠北斗寻找吗?

事实上,确实不能。首先,因为飞船返回地面,需要经过很多步骤,会很多干扰因素共同作用,我们需要实时掌控飞船的情况,才能确保飞船安全。

其次,由于航天员在微重力环境下生活了180天,肌肉存在一定的萎缩,骨量也会丢失,而且在返回地球过程中还承受了2-3个G的过载,对航天员身体造成一定影响;到达地面后,航天员还要进行重力再适应,这时候航天员别说是走路了,连站可能都站不起来。

所以,救援人员需要尽快抵达现场,不可能等到北斗导航定位后再前往。不仅如此,这几次的返回,如果看过直播,我们应该都知道,其实地面搜救队总是能很快抵达现场,这其实依靠的就是这些测控设备、雷达以及光学设备等协同工作提供了非常准确的信息,他们基本上是“等”在了现场,因为他们早就知道了大致落区,只不过要在安全距离内等着,一方面避免与被抛掉的防热大底相撞,另一方面不影响返回舱着陆。

因此,不能等到北斗准确定位后再前往,这会增加很多变数。

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