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中國首次空間交會對接實(shí)驗(yàn)業(yè)已完成，在與“天宮一號”目標(biāo)飛行器成功進(jìn)行了兩次交會對接后，“神舟八號”飛船將于11月17日晚執(zhí)行指令返回地球。航天器的返回與發(fā)射實(shí)際上是相逆的過程。發(fā)射過程是航天器從地面經(jīng)加速穿過大氣層而進(jìn)入其運(yùn)行軌道的過程；而返回過程則是航天器從運(yùn)行軌道經(jīng)減速到達(dá)地面的過程。整個返回過程是系統(tǒng)和復(fù)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。( ?( v9 _0 i% f" @+ h T' L
) T; E, P p$ N9 R 阿波羅、聯(lián)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(jù)不同的結(jié)構(gòu)，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。
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8 A; w3 f6 M# }4 Q% z 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(chǎn)生升力，因而不能進(jìn)行落點(diǎn)控制，所以落點(diǎn)偏差較大，并且過載比較大(可達(dá)8g～9g)，接近人體所能承受的極限。落點(diǎn)散布也比較大。蘇聯(lián)和美國早期的返回式航天器都采用這種形式，如蘇聯(lián)的“東方”號、“上升”號飛船和美國的“水星”號飛船。
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彈道-升力式返回的航天器一般都采用鐘形結(jié)構(gòu)，在穿越大氣層時產(chǎn)生一定的升力，因而能夠?qū)ζ滹w行軌跡進(jìn)行一定控制，落點(diǎn)準(zhǔn)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(lián)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。! D' F2 S$ S0 H
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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(jī)。它的外形與飛機(jī)相似，可實(shí)現(xiàn)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(jī)控制能力很強(qiáng)，落點(diǎn)精度很高，可以在指定的機(jī)場跑道上著陸，也可以重復(fù)使用。* ?" S. L0 @! }* C. m9 N
2 ~8 j `* _0 F3 l 中俄航天器燃燒降溫 美國航天器選用隔熱瓦
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& \9 o: D# P$ M. |+ `+ C* W) n- z 當(dāng)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(shù)千米的速度穿越稠密大氣層時，返回艙表面溫度會達(dá)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(shù)難點(diǎn)。5 f" f5 m: v2 o7 _# g( Z6 G
7 r0 a2 `: e4 w 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(lián)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(fā)、升華或分解汽化。在這些過程中將吸收一定的熱量，這種現(xiàn)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(dá)到保存主要結(jié)構(gòu)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(tuán)漆黑可以證明保護(hù)層犧牲自己，換來了飛船的安全。
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而美國的載人航天器以航天飛機(jī)為主，采用的是在航天飛機(jī)表面覆蓋2萬多塊隔熱瓦的方法對航天飛機(jī)以及宇航員進(jìn)行保護(hù)。隔熱瓦主要由兩部分組成，內(nèi)層是導(dǎo)熱系數(shù)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(zhì)有很多種，即使是在同一架航天飛機(jī)上，隔熱瓦的種類也是千差萬別。比如，在飛機(jī)頂部，可以采用白色的傳導(dǎo)降溫材料，以使航天飛機(jī)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(jī)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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' D6 ?* f4 |6 Q, h* o: i4 K ^ 中俄航天器均落地 美國航天器多墜海
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0 S7 ^- u: ]5 u3 P6 f. u, U 為了確保航天員和航天器安全順利地返回地面，根據(jù)載人航天器運(yùn)行的軌道特點(diǎn)，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(qū)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。3 A+ ]5 D9 f1 ^: I5 D
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中國的內(nèi)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(nèi)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(shè)了一個備用著陸場。
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m- a. I" X! _- y/ {. U( ?. ` 美國東西兩岸均瀕臨大洋，擁有一支訓(xùn)練有素的海岸救生隊伍和先進(jìn)的海上救生技術(shù)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(jī)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(xì)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(nèi)陸上回收方式。主著陸場設(shè)在了地域開闊、人煙稀少的拜科努爾發(fā)射場東北的草原上，面積約為40多萬平方公里。
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發(fā)表于 2011-11-18 09:50:47
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