奧推網

選單
文化

奇怪了!神十四明明裝有“北斗衛星”定位,為啥還要靠人工搜尋?

神十四成功返回地球啦!

神十四的三名航天員已經在中國空間站工作生活了六個月,在12月4日晚上返回地球,降落在東風著陸場。不知道你發現沒有,每次航天員返回地球前,都會有專門的搜救隊提前準備就緒,並在著陸時,立刻展開搜救回收任務。這個搜救隊規模還很大,有多個分隊組成,包括了空中分隊、地面分隊、激動分隊、無人機分隊等各種分隊,他們還進行了非常系統的訓練,配備了許多先進的裝備。那麼問題就來了,神十四號明明裝有“北斗衛星”定位,為啥還要大費周章地靠人工搜尋?

飛船著落的誤差有多大?

中國空間站是在400公里,飛船返回地面過程中有許多不受控的因素干擾。那都有哪些因素呢?

神舟飛船的返回過程需要經歷四個步驟:

第一階段:軌返分離,也就是軌道艙和返回艙分離。

神舟飛船是三艙結構,前面是軌道艙,中間是返回艙,後面是推進艙,航天員在返回地面時,是留在了返回艙當中。

在這個階段,一共會進行兩次調姿(調整姿態),第一次調姿,飛船從水平飛行朝著前進的方向逆時針轉動90度。

完成第一次調姿後,就會進行軌道艙和返回艙的分離。

隨後第二次調姿,飛船繼續逆時針轉動90°,此時飛船變成了推進艙在前面,返回艙在後面,姿態也不再是水平的了,而是存在著一定的仰角。

隨後推進艙的發動機點火,反推制動,飛船開始減速,進入到返回軌道。

第二階段:推返分離,也就是推進艙和返回艙分離。

在距離地面145公里的高度時,推進艙和返回艙分離。此時只留下返回艙自己回家。

在距離地面100公里的高度時,再入大氣層。在這個過程中,空氣密度會越來越大,返回艙的表面與大氣會產生劇烈的摩擦產生火焰,火焰會包裹著整個返回艙,這使得返回艙此時就像一個火球一樣。在整個過程中,會經歷5分鐘左右的黑障區。

所謂“黑障區”一般出現在地球上空35到80千米的大氣層間,這會給實時通訊、再入測量造成困難。

第三階段:開傘

在距離地面10公里高度的地方,此時大氣已經足夠稠密,此時先開啟引導傘,再拉出減速傘,減速傘的面積為24平方米,傘繩長度14。5米。隨後減速傘會與返回艙分離,同時引出主傘。主傘的面積達到了1200平方米。開傘後,返回艙會持續減速。

第四階段:反推發動機點火

距離地面1米時,反推發動機開始點火,給飛船一個向上的推力,隨後飛船安全落地。

北斗衛星系統能起多大作用?

在飛船返回地過程中,影響飛船落點的因素有很多,在前三個階段都存在著干擾因素,第一階段中,軌返分離的位置,以及調姿後的角度,減速的位置;第二階段中,再入大氣的角度;第三階段中,開傘後,會受到氣流的影響,這是完全不可控的。

這個過程中,一旦控制不好,位置就會偏離的非常嚴重。最典型的案例就是1965年,蘇聯發射的“上升2號”,返回地球時,就偏離了原定落區386千米的地方,降落在了西伯利亞原始森林當中。

即便是控制得極為出色,由於一些不可控的因素,我們十分準確地預估位置。不僅如此,由於有長達5分鐘左右的黑障區,此時飛船的訊號是無法傳輸出來的,所以飛船中的北斗終端的訊號也會被遮蔽掉,也就無法用北斗衛星導航系統來進行定位。

如果僅僅靠北斗衛星導航系統,我們其實並沒有辦法完全掌握飛船的實時位置。而東風著陸場約2萬平方公里,地形十分複雜,要想要定位到返回艙的確切位置,就需要藉助測控系統,測量雷達、跟蹤測量雷達和光學裝置等一起協同。

比如:黑障區時,我國會採用自主研製的相控陣體制測量雷達;再比如:開傘後,由於受到風力影響比較大,無論是雷達,還是光學裝置都會受到天氣、光線的影響,此時我國會採用跟蹤測量雷達,透過無源定位體制,實現了對返回艙從開傘到落地階段的高精度定位,這個裝置不會受到天氣和光線的影響,可以做到全天時全天候、無人值守化工作。

也就是說,為了確保飛船安全返回,航天科技工作者們是需要對飛船位置實時跟蹤的,而僅憑北斗是做不到這一點的。

那麼問題就來了,難道我們不能等到飛船安全著陸後,再依靠北斗尋找嗎?

事實上,確實不能。首先,因為飛船返回地面,需要經過很多步驟,會很多幹擾因素共同作用,我們需要實時掌控飛船的情況,才能確保飛船安全。

其次,由於航天員在微重力環境下生活了180天,肌肉存在一定的萎縮,骨量也會丟失,而且在返回地球過程中還承受了2-3個G的過載,對航天員身體造成一定影響;到達地面後,航天員還要進行重力再適應,這時候航天員別說是走路了,連站可能都站不起來。

所以,救援人員需要儘快抵達現場,不可能等到北斗導航定位後再前往。不僅如此,這幾次的返回,如果看過直播,我們應該都知道,其實地面搜救隊總是能很快抵達現場,這其實依靠的就是這些測控裝置、雷達以及光學裝置等協同工作提供了非常準確的資訊,他們基本上是“等”在了現場,因為他們早就知道了大致落區,只不過要在安全距離內等著,一方面避免與被拋掉的防熱大底相撞,另一方面不影響返回艙著陸。

因此,不能等到北斗準確定位後再前往,這會增加很多變數。