神舟十三号三位航天员何时返程：航天员三人组回家

神舟十三号三位航天员何时返程：航天员三人组回家我们来看看“联盟号”飞船在离开国际空间站之后都做了些什么：停泊在国际空间站的俄罗斯飞船神舟十二号安全返回东风着陆场神舟十三号飞船在脱离天宫空间站之后，需要绕着地球飞行差不多5圈才会返回到地面，总共飞行距离约20万公里。以后的神舟飞船当然还可以更快，但并不能像许多朋友想象的那样：从空间站分离之后“嗖”地一下就飞回地面。目前执行载人天地往返任务最多的飞船就是俄罗斯的“联盟号”载人飞船，保持从空间站最快返回纪录的也是“联盟号”，它能在脱离国际空间站之后，用大约3.5小时时间返回地面，差不多绕地球飞两圈。

天宫空间站大多在距离地面约390公里的高度飞行，一方面这里非常接近真空环境，方便开展各种空间科学实验；这个高度又处在地球磁场保护范围之内，能最大限度地减少宇宙射线对航天员的伤害；另一个重要因素就是可以用最小的成本运送物资，用更少的时间进行更快速的天地间往返。

国际空间站距离地面仅400公里

说到快，空间站绕地球飞行的速度为7.68公里/秒，换算每小时达到27648公里，比“复兴号”高铁列车快78倍！载人飞船与空间站一起飞行，它的速度与空间站相同，但是航天员要想从390公里高的空间站返回地面却常常要花上一天多时间。

美国“龙”飞船执行的两次空间站返回任务中，“龙-1”花了30小时21分钟，“龙-2”耗时19小时13分钟。中国神舟十二号2021年9月从脱离天宫空间站到返回地面总共花了约28小时（当然在此期间我们还做了其它验证实验），神舟十三号验证“快速返回”技术也需要约8.3小时！有朋友问：总共不到400公里距离，坐高铁1个多小时就到了，为什么飞船快速返回还要这么久，神舟飞船还能更快些吗？

神舟十二号安全返回东风着陆场

神舟十三号飞船在脱离天宫空间站之后，需要绕着地球飞行差不多5圈才会返回到地面，总共飞行距离约20万公里。以后的神舟飞船当然还可以更快，但并不能像许多朋友想象的那样：从空间站分离之后“嗖”地一下就飞回地面。

目前执行载人天地往返任务最多的飞船就是俄罗斯的“联盟号”载人飞船，保持从空间站最快返回纪录的也是“联盟号”，它能在脱离国际空间站之后，用大约3.5小时时间返回地面，差不多绕地球飞两圈。

停泊在国际空间站的俄罗斯飞船

我们来看看“联盟号”飞船在离开国际空间站之后都做了些什么：

在大约预定着陆时间前3.5小时，飞船打开与空间站的对接机构，对接端口中的弹簧推动器将飞船以0.12米/秒的相对速度推离空间站，返回舱里的宇航员通过摄像头密切监视飞船姿态，确保飞船稳定脱离，不与空间站发生磕碰。

3分钟后，飞船离开空间站20~30米，“联盟号”开启DPO-B姿态控制发动机进行8秒钟的喷气，以0.4~0.5米/秒的速度进一步离开空间站；1分钟后再次开启DPO-B进行15秒的轨道机动，保证飞船在绕地球一周后不会与空间站会合。

联盟飞船返回过程

利用之后两个半小时的“单飞”时间，宇航员和地面控制中心会再次检查飞船各系统状态和飞行参数，对轨道进行微调，将推进舱喷口朝向前方，以确保飞船能按照计算结果降落到预选区域。一旦飞船开始点火制动，就没有回头的可能。

倒数53分29秒，推进舱发动机点火，飞船开始减速制动，这时候距离预定着陆场还有半圈，飞船开始下降高度。

与大多数人想象的不同，飞船制动发动机点火时长仅4分40秒，飞船的速度只变慢了0.12公里/秒，宇航员几乎不会感觉到飞船正在减速。但即便是这么小的速度变化，重力作用也会使飞船在22分钟内下落270公里。虽然水平方向的速度减慢，但垂直方向的自由落体会使飞船加速向下“俯冲”，飞船的合速度达到7.6公里/秒。

进入大气层前返回舱与推进舱分离

在大约100公里高度，飞船返回舱开始进入稠密的大气层，这时候飞船处于无动力下降阶段。但是这不代表飞船不受控制——由于科学家的精妙设计，飞船会自动将它最耐热的底部朝向前方飞行。

细心的你肯定注意到：中国、俄罗斯和美国的飞船全做成一头大小，并且无一例外都是大头朝前飞行，与火箭的尖头朝前是相反的。这是为什么呢？

飞船从大气层外返回，它主要靠空气的阻力而不是消耗燃料来为自己减速，大头朝前能够提供更大的空气阻力，好将飞船从7.6公里/秒的高速度降到0.2公里/秒，之后再打开降落伞才不会发生危险。引导伞、减速伞和降落伞将在大约10公里高度依次打开。

飞船重心决定了返回时的姿态

当飞船下降到100公里高度的大气层，空气开始变得稠密起来。越来越多的气体粒子撞击飞船表面，阻碍飞船前进，这使得飞船产生了一个向后的拖曳力——也就是空气阻力。但飞船包括里边的航天员因为速度很快、动能很大，所以航天员会感觉到越来越强的过载，强大的压力使得人喘不过气来。

与此同时，空气粒子撞击飞船会产生热，飞船表面温度升高到约1480℃，没有几种金属能在如此高温度下还能保持强度。为了保证飞船不在返回过程中焚毁破碎，科学家在飞船底部加了一层又厚又坚固的隔热罩（俗称“防热大底”），隔热罩的表面覆盖着烧蚀材料，它能在高温下燃烧、蒸发、将热量带走，从而保护飞船不被烧化。

与“联盟号”返回过程相同，当神舟飞船返回时，我们能看到天空出现一颗闪亮的“流星”，但你不需要为航天员担心，因为燃烧的主要是防热大底和飞船表面的隔热材料，飞船内部只是稍稍有一点升温。

联盟飞船返回时舷窗外的火光

我们再回到开头的问题：神舟飞船返回还能更快些吗？

实际上，如果从飞船开启发动机开始制动这个关键节点开始计算，神舟十二号的返回过程大约是49分钟，神舟十三号差不多也是这么长时间，比“联盟号”飞船快4分钟。如果想要更快速下降，就要采用更“陡峭”的再入角，这将带来三个致命问题：

一、飞船再入的初速度很高，大角度进入大气层会导致飞船表面升温过快、温度过高，这将超出飞船防热层的承受极限，使飞船烧毁。

二、“联盟号”飞船进入大气层时的再入角度为1.35°角，它几乎是以水平飞行状态进入大气层的，飞船底部也会因为重心偏移而产生升力，这一切都是为了保证足够的减速时间。减速过快会破坏飞船结构，使飞船在高过载下散架。

三、尽管受过严格训练的航天员能承受高达9个g的极端过载，但在太空工作生活半年之后，航天员的肌肉功能减退、骨质丢失，抗过载能力下降，太高的过载是要命的。所以飞船返回过程的设计最大过载通常在4个g左右。

神舟十三号航天员乘组

总而言之，神舟十三号飞船的快速返回程序是相对于之前而言，无论是脱离空间站之后8.3小时，还是启动返回程序之后4小时返回，在神舟飞船系列里都是最快的。

以后能不能做到比“联盟号”的3.5小时更快？我相信熟能生巧，将来神舟飞船在3小时甚至绕地球一周后（1.5小时）顺利返回都可以期待。但是从启动反推发动机制动到49分钟后落地，神舟飞船已经做到了最快，并且这个时间很难被压缩。出于安全考虑，飞船的返回时间也不会再被压缩。

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