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中國首次空間交會對接實驗業已完成，在與“天宮一號”目標飛行器成功進行了兩次交會對接后，“神舟八號”飛船將于11月17日晚執行指令返回地球。航天器的返回與發射實際上是相逆的過程。發射過程是航天器從地面經加速穿過大氣層而進入其運行軌道的過程；而返回過程則是航天器從運行軌道經減速到達地面的過程。整個返回過程是系統和復雜的，中、美、俄三個航天大國航天器返回的著陸方式、隔熱方式以及著陸場的選擇各有千秋。+ [4 j2 h, k; n0 z: A# d
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阿波羅、聯盟和神舟系航天器采取同一種返回著陸方式
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載人航天器根據不同的結構，主要分為三種返回著陸方式：彈道式、彈道—升力式和水平著陸。 Y1 \( N7 G _5 X1 z. l
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采用彈道式返回的航天器，像炮彈一樣，沿著一條很陡峭的路徑返回，在穿越大氣層時不產生升力，因而不能進行落點控制，所以落點偏差較大，并且過載比較大(可達8g～9g)，接近人體所能承受的極限。落點散布也比較大。蘇聯和美國早期的返回式航天器都采用這種形式，如蘇聯的“東方”號、“上升”號飛船和美國的“水星”號飛船。# p8 {4 G' i0 |+ Q) Y6 L* y# O
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彈道-升力式返回的航天器一般都采用鐘形結構，在穿越大氣層時產生一定的升力，因而能夠對其飛行軌跡進行一定控制，落點準確度比較高，過載也較小(不大于4g)。美國的“阿波羅”號系列飛船、俄羅斯的“聯盟”號系列飛船和中國的“神舟”號系列飛船采用的都是這種返回著陸方式。
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水平著陸返回的航天器也就是有翼返回航天器，最典型的就是美國的航天飛機。它的外形與飛機相似，可實現水平著陸。這種著陸方式過載最小(約1.5g)，是航天員感覺最舒服的著陸方式，而且航天飛機控制能力很強，落點精度很高，可以在指定的機場跑道上著陸，也可以重復使用。- l, M+ o4 U% c; s
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中俄航天器燃燒降溫 美國航天器選用隔熱瓦. E4 B! R* r; M' G( _6 C$ D- i5 d: @
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當載人航天器的返回艙在距離地面70公里—40公里的高度以每秒數千米的速度穿越稠密大氣層時，返回艙表面溫度會達到1000-2000攝氏度，如果不采取有效的防熱降溫措施，整個返回艙將會像隕石一樣被燒為灰燼。因此，如何降溫是最大的技術難點。
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由于都是選擇飛船作為載人航天器，中國的的“神舟”飛船和俄羅斯的”聯盟”飛船都是使用一次就不再使用的，因此采用的是燒蝕防熱的方法，就是在飛船外使用一種瞬間耐高溫材料，一般是高分子材料，在高溫加熱時，表面部分材料會熔化、蒸發、升華或分解汽化。在這些過程中將吸收一定的熱量，這種現象叫燒蝕。燒蝕防熱是有意識地讓表面部分材料燒掉，將熱量帶走，從而達到保存主要結構的目的。這些隔熱材料在燃燒完畢之后，剩下的是碳化層，飛船底部一團漆黑可以證明保護層犧牲自己，換來了飛船的安全。/ S- \' e0 z6 _- n# v3 ~' {
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而美國的載人航天器以航天飛機為主，采用的是在航天飛機表面覆蓋2萬多塊隔熱瓦的方法對航天飛機以及宇航員進行保護。隔熱瓦主要由兩部分組成，內層是導熱系數非常低的耐高溫陶瓷纖維，外層則是薄薄一層絕緣隔熱層。隔熱瓦的材質有很多種，即使是在同一架航天飛機上，隔熱瓦的種類也是千差萬別。比如，在飛機頂部，可以采用白色的傳導降溫材料，以使航天飛機在飛行中保持涼爽；在受熱程度較高的底部，通常采用二氧化硅，并且在外面涂一層黑色絕緣層；而在受熱程度最高的飛機前部錐形體部位以及兩翼邊緣，則需要采用耐高溫的碳制材料。
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6 k* \! X7 P+ p2 c; O 中俄航天器均落地 美國航天器多墜海
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為了確保航天員和航天器安全順利地返回地面，根據載人航天器運行的軌道特點，各國選擇著陸場基本遵循下面四個條件：一是飛船將從這個地區上空多圈次通過；二是場地要開闊；三是地勢要平緩，地表要足夠堅硬；四是天氣狀況要好。* B* f2 q# d9 |+ S$ \
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中國的內蒙古中部四子王旗海拔1000米1200米，能見度高，地勢平坦開闊，沒有大河，屬于中溫帶大陸氣候，干燥少雨人煙稀少，非常適合載人航天器著陸。綜合考慮這些因素，“神舟”系列飛船的主著陸場選在了內蒙古中部草原上。此外，考慮到惡劣天氣等因素，又在酒泉附近建設了一個備用著陸場。
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( D# n; {, \0 }" `. [ 美國東西兩岸均瀕臨大洋，擁有一支訓練有素的海岸救生隊伍和先進的海上救生技術與裝備，而且大海一望無際，便于搜索和回收，所以美國載人飛船大多選擇海上著陸。因此，美國的航天飛機把肯尼迪航天中心作為主著陸場，愛德華茲空軍基地作為備用著陸場。
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俄羅斯擁有遼闊的中亞細亞草原和西伯利亞大平原，東西綿延上萬里，所以載人飛船大多采用國內陸上回收方式。主著陸場設在了地域開闊、人煙稀少的拜科努爾發射場東北的草原上，面積約為40多萬平方公里。
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發表于 2011-11-18 09:50:47
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