神舟|神舟十三號返回打開1個降落傘,美國是3個,我們技術不成熟嗎?

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2022年4月16日中午時分 , 神舟十三號3名航天員乘坐返回艙 , 歷經約8個小時的時間 , 從天宮空間站上安全降落地面 , 圓滿完成6個月的太空駐留任務 , 給我國航天發展史增添了濃重的一筆 , 也標志著我國天宮空間站轉向全面建造階段 。

細心的網友估計會發現 , 從2003年神舟五號載人飛船返回 , 到今年神舟十三號載人飛船返回 , 返回艙在穿過“黑障區”下降到距地面10公里左右之后 , 降落傘會按照程序設計自動打開 , 一張巨大的傘承托著返回艙緩緩下降 , 最后在非??拷孛嬷畷r , 返回艙底部的反推發動機打開 , 確保航天員平穩著陸 , 最大限度減少地面的沖擊 。 而之前我們看到美國載人飛船的返回艙 , 在以上過程中會自動打開3個 , 有的時候甚至會是4個 。 為什么美國會有這么多?

關于這個問題 , 引發了國際上眾多網友的評論 , 特別是美國的很多網民認為中國返回艙的多傘技術不成熟 , 比不上美國 , 難道真的像他們說的那樣嗎?
大家知道 , 當返回艙穿越“黑障區”以后 , 下降速度仍然會持續增加 , 而隨著高度的下降 , 空氣密度也隨之升高 , 那么艙體與空氣分子的摩擦就會越劇烈 , 艙體所受到的空氣阻力也就越大 , 最后艙體所受到的重力與空氣的阻力會達到一個平衡 , 在這個過程中 , 無論艙體的重量如何 , 一般情況下達到平衡狀態的墜落速度 , 基本上都在200米每秒左右 。

當以這個速度下降到距離地面10公里左右的區域時 , 返回艙按照設定好的程序 , 會自動打開降落傘 , 依靠空氣對傘體的“上托力”使返回艙速度逐漸降低 , 最后下降到每秒僅有7-8米的水平 。 而決定返回艙速度降低快慢的重要因素 , 就在于傘體的大小 。
降落傘展開面積越大 , 那么受到空氣向上托舉的力就會越大 , 艙體“抵消”重力的作用就越明顯 , 速度下降得就會越快 。 特別是傘體剛撐開的一瞬間 , 由于突然給予艙體一個向上的作用力 , 原本的重力加速度一下子突然變小 , 這個過程既會對艙體內部航天的身體造成一定沖擊 , 同時降落傘的結構(包括傘布、支撐線等)也會受到強烈拉扯 。

如果返回艙的重量越高 , 那么要達到艙體減速的“反作用力”就要更大 , 相應降落傘的規模就要越大 , 如果僅用一個降落傘 , 那么勢必會增加降落傘結構穩定的難度 , 搞不好在瞬間的拉扯力極有可能使傘的支撐線發生部分斷裂 , 對返回艙以及航天員的生命安全造成極大威脅 。

因此 , 在國際上有一個慣例 , 當返回艙的整體重量在10噸以內時 , 以現有的技術水平看 , 完全可以用單傘來實現減速 。 比如 , 我國的神舟十三號返回艙重量只有3噸 , 主傘完全展開的面積有1200平方米 , 單傘的配置既能完全滿足減速需要 , 又能最大限度保障航天員的安全 。

反觀美國之前的阿波羅返回艙重量達到了14多噸 , 近期的龍飛船重量也達到了10噸的水平 , 如果應用單傘方式 , 那么主傘完全展開 , 所需要的安全臨界面積 , 就需要達到3000平方米甚至更大 。

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