耗资百亿的猎户座飞船为什么落点还没有神舟的精准？

猎户座飞船已经于北京时间12月12日1:40:30成功溅落在墨西哥外海太平洋预定海域，阿尔忒弥斯计划取得了里程碑式的成功，各大媒体纷纷对此进行了报道。

比较有意思的是12月4日神舟十四号载人飞船成功返回东风着陆场，直播过程多次预报落点坐标，使得大家有了一次计算落点精度的机会，最终计算结果大家却陷入了大讨论，那么神舟十四号的落点精度与猎户座返回对比，到底谁家的精度更高呢？

神舟飞船VS猎户座：神舟胜出！

我们先给出答案，依据笔者对神舟十四号落点的精度计算结果以及NASA官方给出的精度数据，结果是神舟十四号落点精度为2.8千米左右，而阿尔忒弥斯任务经理Mike Sarafin宣布猎户座落点精度为3.9千米，相比之下，神舟十四号要比猎户座高得多。

阿尔忒弥斯任务经理Mike Sarafin

不过有朋友表示笔者的2.8千米精度计算问题太多，似乎大家很不满意笔者这个计算方式，下文就神舟飞船的精度计算和猎户座返回方式做个简单的对比，看看笔者计算是否合理。

神舟飞船的计算精度：究竟选哪个合适？

神舟十四号载人飞船于12月4日20时09分在东风着陆场安全落地，笔者根据直播过程中给出的参数计算了一个2.8千米的精度，结果被广大网友给骂了个天翻地覆，纷纷指责笔者的计算方式不对，下文就简单说明下过程：

直播过程中预报了多次落点，并且还给出了落点坐标，笔者整理如下：

第一次预报：北纬41°38'42" 东经100°05'35"
第二次预报：北纬41°38'42" 东经100°05'35"
第三次预报：北纬41°39'07" 东经100°05'13"
落点坐标第一次报告：北纬41°39'14" 东经100°03'22"
落点坐标：北纬41°39'12" 东经100°03'08"

笔者打开直播时已经错过了第一次预报，但后来有网友留言表示第一次预报和第二次预报没有差别。所以精度应该怎么算？按第一次预报的精度与落点对比？还是用最后一次预报与落点对比，似乎两种方法都有一些不足，预定着陆点是随时间修改的，就相当于搬着靶子与迎接落点。

不过幸好在直播过程中现场给出一个预定的瞄准框，一个36千米x36千米的区域，神舟十四号就是瞄准这个区域的中心点返回的，因此用这个中心点坐标计算精度更合适，瞄准点&落点之间的距离就是最终精度。

笔者重建了地图，取得中心坐标为41.63364,100.07432，与最后一次落点之间的距离差为2855.99米，也就是2.86千米左右，当然笔者重建地图存在误差，不过从地图的精度看±50米范围应该是存在的，也就是精度在2.8~2.9千米之间。

假如按最后一次预报落点精度，那么误差仅为430米，但笔者认为这种方式不合适，这也是笔者计算方式与朋友们的留言意见相差比较大的原因，各位认为哪个更合适？

猎户座返回：精度3.5千米，但技术挺难的！

这次猎户座返回，大家的看点不在官方宣布的精度，而是其返回过程！因为阿尔忒弥斯计划的猎户座飞船从月球返回是一个渐渐加速的过程，从NASA官方公布的返回数据如下：

1、12月6日，离地球392679.9千米，月球127138千米，速度804.7千米/小时；

2、12月7日，离地球376747千米，月球205513千米，速度1319.6千米/小时；

3、12月8日，离地球333456千米，月球290325.6千米，速度2277.2千米/小时；

4、12月9日，离地球276002千米，月球344721千米，速度为3379.6千米/小时；

5、12月10日，离地球182584千米，月球385328千米，速度为5431.5千米/小时；

6、12月11日，大气层顶，速度为40233千米/小时，约合：11.176千米/秒

猎户座飞船走的是一条绕地的大椭圆轨道，远地点在月球，近地点在地球，刚开始时速度很慢，但进入地球引力范围后速度越来越快，直至它基本接近第二宇宙速度冲入地球大气层。

其实大家不用怀疑这个速度，从地球出发的绕月飞船，出发时必须以接近第二宇宙速度，到达月球时其实速度很慢了，根据动量守恒，当飞船从月球轨道回到地球附近时又会将势能转换为动能，也就是和飞出地球时的速度差不多。

如果直接冲进大气层，那么有两个结果，一个是减速过载太大，宇航员会受不了，虽然这次猎户座飞船没有宇航员，但下次是要乘坐宇航员的。另一个是速度太高，飞船大底的激波加热高温会超过承受极限。

此时猎户座飞船有两个选择，一个是减速进入地球轨道，也就是从11.176千米/秒的速度减速到大约7.8千米/秒的速度，显然这需要点燃火箭发动机，加速要多少燃料，减速就得多少燃料，减速后在减速进入大气层；

另一个选择是使用一种跳跃式再入的方式，猎户座飞船在冲入大气层时以重心控制有一定的升力迎角，让其在大气层中减速的同时会获得一定的升力，等到大气越来越稠密，就会被空气动力再次“弹出”大气层外，然后再经过一个抛物线再次进入大气层。

经过第一次减速后，猎户座飞船速度已经大大降低，而且抛出大气层再入的过程中会得到冷却，然后再次经历减速，此时的减速就和地球轨道再入没啥差别了，不仅乘员的舒适度提高了，而且飞船绝热大底的耐高温要求也降低了，这种减速方式有一个比较通俗的称呼叫做“‘Skip’ Reentry”（跳跃式再入）。

神舟十三号载人飞船结束了长达半年的“太空出差”，搭载着翟志刚、王亚平、叶光富三名航天员跃入天际，稳稳降落在东风着陆场。相信很多人都好奇，神州十三号的着陆精度有多高？

航天科技集团五院相关技术人员介绍，神舟飞船在轨道上运行的速度大约为7.8千米/秒，接近第一宇宙速度。在如此快的速度下，要确保航天员的安全，就必须对返回地球后的最终着陆速度进行控制。

据介绍，返回舱进入大气层后，将与空气发生剧烈摩擦，舱体表面局部温度可达上千摄氏度。为了确保舱内温度依然舒适，飞船控温的主要手段就是依靠防热结构对舱内进行保护。

神舟飞船返回犹如“万里中10环”，对于着力精度的要求极高，为使返回舱着陆在指定区域，就必须对飞船着陆点的精度进行控制，所以技术人员为神州十三号飞船配备了一套“着陆轻功”。

神舟十三号已经圆满完成了本次飞行任务预定的各项要求，载誉凯旋。它的安全返回，标志着我国空间站关键技术验证阶段任务圆满收官，即将进入建造阶段。

相信大家能注意到：每一艘神舟飞船在落地前的一刹那，都会冒出一道火光，不了解情况的观众可能会误以为发生了爆炸，其实那不是爆炸，而是着陆反推发动机启动了。

反推发动机启动是整个着陆过程的一个关键步骤。神舟13号飞船的返回舱经过空气制动、降落伞减速后，在最后接触地面的一瞬间，底部安装的反推发动机会启动，完成最后的减速刹车，将飞船稳稳地落在地上。而反推发动机需要在距离地面约1米高的地方点火，不能早也不能晚，必须要非常精准，这是为什么呢？

反推发动机启动时机要非常精准

在解答这个问题之前，有必要先说说神舟13号的主降落伞。这个降落伞非常引人注目，是世界上最大的降落伞，面积达到了1200平方米，重量却只有90多公斤。如果巨大的降落伞的减速效果当然会非常好，可将飞船的下降速度降低到8~10米/秒，或者说28.8~36公里/小时，但是却不能进一步减速了。

这是因为如果再增加降落伞面积的话，不仅重量和体积会增加，还会加剧气流对飞船着陆过程的影响，直白一点儿说就是会被风刮跑，使得飞船偏离预定着陆点，降低着陆精度，提高了搜救的难度。

所以说降落伞不能无限制地增大，不过假如飞船以二三十公里的速度直接落地的话，也是不可接受的，这相当于骑着一辆电动摩托车去撞墙。由于航天员是背部朝下面朝天坐在返回舱里，如此高的着陆速度有可能损伤航天员的颈椎，因此必须进一步减速。

这时候就轮到反推发动机登场了！飞船装有4台反推发动机，这些发动机使用固体燃料，非常小巧，但力气并不小，每台可以产生大约3吨的推力。4台发动机一起工作，总推力达到了10多吨，足以在一刹那将下降速度降低到2米/秒，也就是人走路的速度，再加上返回舱座椅的缓冲效果，就能保证航天员的安全了。

然而这些反推发动机推力虽大，却是一锤子买卖，启动之后一下子就烧完了！这就对发动机启动时机提出了极高的要求。如果启动过早，飞船还处在半空中比较高的位置，在发动机关闭之后又会在重力作用下加速下落，造成着陆速度过大。

据介绍，返回舱进入大气层后，将与空气发生剧烈摩擦，舱体表面局部温度可达上千摄氏度。为了确保舱内温度依然舒适，飞船控温的主要手段就是依靠防热结构对舱内进行保护。

为此，科研人员在舱体表面设计了防热涂层，敷设有一层烧蚀材料，当温度达到一定程度时烧蚀材料升华脱落，带走大量热量。

此外，返回前会实施“热控预冷”，提前将返回舱温度降低少许，使在入前舱内温度有一个较低的基准。

“精度”控制稳操胜券

可以说，神舟飞船返回犹如“万里中10环”，对于着力精度的要求极高，为使返回舱着陆在指定区域，就必须对飞船着陆点的精度进行控制。

为此，技术人员为神舟十三号飞船配备了一套“着陆轻功”：首先是返回轨道维持，调整飞船的轨道平面，使飞船星下点轨迹经过返回瞄准点;随后返回制动，通过制动的速度增量和发动机开机时刻，确保再入角和返回航程，为精准着陆提供保障;最后返回舱升力控制，进入大气层后，返回舱通过一系列姿态机动，巧妙利用空气动力产生的升力，进行航向和横向运动的控制，精准调整预定的着落点，最终平安返回。

计划背景
2004年1月，时任美国总统乔治·沃克·布什要求国家航空航天局提出一套完整的载人航天方案——也就是后来的星座计划——以满足美国在国际空间站竣工及航天飞机退役后的需要，布什特别强调星座计划必须兼顾载人登月目标，为人类长期驻留和月球开发预做准备。但是，由于预算超支和进度延后等问题 [3] ，星座计划中的大部分内容都在2010年被继任总统贝拉克·奥巴马取消，仅保留了猎户座号载人飞船及太空发射系统超重型运载火箭等项目。

计划过程
2017年6月3日，美国总统唐纳德·特朗普签署行政令，由副总统麦克·彭斯牵头，重组美国国家太空委员会。同年12月11日，特朗普签署《1号太空政策指令》，更改了美国国家航空航天局未来的方针，要求后者整合现有资源，加快美国的探月、探火步伐。 [4]
2019年3月26日，美国副总统彭斯宣布载人登月时间将提前至2024年。同年5月14日，时任美国国家航空航天局局长吉姆·布里登斯汀宣布登月计划以希腊神话中阿波罗的孪生妹妹、月亮女神阿尔忒弥斯命名。7月20日，阿尔忒弥斯计划的标志图案对外公布。

2020年4月6日，特朗普签署《关于鼓励国际支持回收和利用太空资源的行政令》，为美国开发利用包括月球在内的太空资源提供政策支持。 [25]
2020年9月，美国国家航空航天局发布了阿尔忒弥斯计划大纲。根据大纲内容，美国计划在2021年执行阿尔忒弥斯1号任务，进行无人在轨飞行试验，并检查生命保障、通信等系统；2023年开展的阿尔忒弥斯2号任务将会进行载人飞行测试——期间航天员会开展手动交会对接实验，为以后的任务作预演；而2024年的阿尔忒弥斯3号将正式执行登月任务，届时将宇航员将搭乘猎户座号飞船前往月球轨道，并借助着陆器登月。该大纲同时称美国国家航空航天局将从2020年开始，每年两次利用商业运送服务将仪器和实验设备运送至月球，以此了解更多潜在的着陆区域，并为载人登月提供技术数据。