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神舟十四号返航倒计时,地面部队搜救面临多重考验,心疼宇航员

据航天局发布消息,近日神舟十四号返回舱已处于返回状态,视条件进行返航。

按照预订时间,神舟十四号返回舱预计在本周末夜晚至下周一(12月5日)返航,三位航天员为期6个多月的太空之旅结束。

返回时间以官宣时间为准!

2022年11月29号23时08分,神舟十五号发射,并于6个小时后与天宫空间站成功交会对接。

此次神舟十五号搭乘的航天员费俊龙、邓清明、张陆,与神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲三人,实现首次太空会师,这也是我国空间站首次在轨轮换。

根据载人航天相关消息,两个乘组6名航天员将共同在轨驻留5天左右,随后神舟十四号航天员将按计划返回地球。

此次6人同时在轨,对我国空间站是一个新的挑战,在此之前驻扎人员最多3人的情况下,再次接纳3人,是对空间站生态系统的考验,也是为后期多人在轨的科研探路。

相对于神舟十四号乘组来说,神舟十五号乘组需要适应空间站的失重环境,不过这对于他们来说,在经过长期的失重训练后,很快就能进入工作状态。

而神舟十四号乘组在经过几天的交接后,即将踏上返程的路,对于他们来说,才是我们最值得关注的。

首先来说,返回舱从空间站脱离到安全着陆,就是一大考验。

地面搜救部队面临的挑战

对于陈冬、刘洋、蔡旭哲三人来说,半年的时间说长很长,但说短也是转眼即逝,即将离开太空,三位宇航员虽有不舍,但是他们已经完成了特定的任务,我们也时刻等待着他们的凯旋。

而这一次的神舟十四号将依然采用快速返回的方式,快速返回的方式最大的变化就是快。

快速返回有多快?

先来了解一下神十二返回地面时所用的时间。

神舟十二号返回舱从2021年9月16日8时56分与空间站天和核心舱分离,再到2021年9月17日13点34分精准着陆于东风着陆场,共历时28.5小时

飞船脱离并绕飞空间站完成径向交会实验用时4.5小时,如果减去这4.5小时的话,神十二返回地面大约用了24小时。

用了这么久的主要原因就是等待的时间长。

神十二返回舱在等待返航期间,一直在等待通信、气象等条件满足返回舱着陆的要求。

但是返回舱在“等待”的过程中不是静止或相对静止的,而是每隔1.5小时绕地球一圈飞行,错过一圈或气候条件不适合,返回舱就要继续围着地球转圈。

神十二大约围着地球转了13圈左右,才得到地面发出的脱离指令,这也是导致神十二返回用时久的真正原因。

而神舟十四返回模式则沿用神十三号返回舱的快速返回模式。

快速返回模式其实就是要缩减返回舱围绕地球转圈的次数,本次返回舱与空间站分离后,预计只需绕地球5圈,就可快速进去返回路线,只要7个小时左右,返回舱就能进行点火制动,然后再入大气层,降落着陆场。

虽然快返模式并不是第一次使用,但对于3名宇航员和地面控制人员来说,都具有很大的挑战,而作为地面搜救部队来说,要比以往搜救任务的要求都高。

返回舱一般会按照预定路线着陆,但由于整个过程存在很多不确定性。

所以,真正着陆点和预想的都会存在一定的误差,这也给地面搜救人员带来巨大的考验。

首先来说,神十四返回舱的着陆点是东风着陆场,东风着陆场位于内蒙古阿拉善盟额济纳旗的中南部地区,这里地域辽阔人烟稀少,冬季干冷,夏季炎热,少雨多风。

而当下正值冬季,当地的气温最低达到零下30摄氏度,这样的气温下,无论是对地面人员,还是航天组,甚至是通信设备都将是很大的挑战。

而返回舱还有可能着陆于着陆区以外的异常地域,如山地、沙漠、盐碱地、梭梭林地、水域等,搜救过程中有可能遭遇异常天气现象,如大风、沙尘等。

另外,返回舱着陆后,有可能出现主伞拖拽返回舱高速滑行、返回舱舱门打不开等工程异常,需要把各种异常情况想周全,并拿出应对措施,反复演练。

这些地形本身就给搜救人员带来交通上的影响,再加上返回舱着陆点的偏差,对于搜救人员来说,是一项很大的挑战。

除此之外,地面搜救人员还要面临三大挑战:

1、准备时间短

虽然在返回舱着陆前,地面搜救人员已经开展了多次的搜救演练,但并不能绝对保证第一时间找到返回舱。

返回舱在接到返回命令前,一直靠泊在空间站上,要到决策返回前的几天,才最终计算飞船返回轨道和返回瞄准点,留给着陆场系统的任务直接准备时间非常短。

而搜救人员必须在短短的几天时间里,完成所有的搜救准备工作,将风险降至最低。

目前,神十四已基本确定下周一返还,但是具体的返回轨道和返回瞄准点实时发生变化,目前他们接到的只是很大的一个范围点,只能在返回舱降落的过程中,实时修正返回轨道坐标,对于搜救人员来说也是一种考验。

2、需要应对的返回模式多

一般情况下,飞船主要采取升力控制式返回模式,航天器进入大气层时会产生一定可控制的升力,让航天器沿滑翔式轨道或跳跃式轨道滑行,从而缓和减速过程。

这样的好处就是航天员受到的冲击力会小些,而且飞船有一定的机动能力,所以落点更精确,使回收人员能够更迅速地找到航天员。

但是,当脱离空间站以后,发生机动性故障时,就要启用自旋弹道式返回模式,载人飞船返回大气层时,返回舱沿着自然下落的轨迹进入大气层。

这种方式有明显缺点,就是下落过程中航天员受到的冲击很大,返回舱落点精度较差难以寻找,所以对航天员的安全造成一定的影响。

此外,还存在提前返回、推迟返回等多种返回模式,针对各种可能的返回模式,着陆场系统都要做好准备。

3、现场救援要求高

经过6个月的在轨飞行后,航天员返回地面要重新适应地球重力环境,特别是在返回着陆最初的几个小时,要帮助航天员进行地面重力再适应,防止出现立位耐力下降无法站立和晕厥等症状。

为完成搜救任务,着陆场会组建1支直升机搜救分队、1支搭载伞降队员的固定翼飞机搜救分队、1支地面搜救分队和若干搜救预备队。

这么多的搜救分队必须要同步,如果不能同步的话,很可能无法第一时间检测宇航员的健康,这对宇航员来说是致命的。

主着陆场的气象条件将是飞船能否按时返回的关键,雷雨大风都不适宜飞船返回,而在所有的气象条件中,最重要的因素就是地面浅层风的大小。

根据计算,飞船返回舱将在离地面10公里左右的高度打开降落伞,依靠降落伞的减速功能缓缓飘向地面,如果风力过大,飞船有可能飘出指定着陆区域,增加搜救难度。

另外,如果地面风速过快,在飞船降落地面后,面积达1200平方米的巨型降落伞可能会拖着返回舱在地面高速翻滚,对航天员的生命安全造成威胁。

而雷电天气更是无法确保飞船安全返回,因为返回舱为金属材质,雷电可能会对其通信设备和电子元件造成破坏,这样对航天员的安全很不利。

所以,作为地面搜救人员来说,为了迎接宇航员的凯旋,需要付出全部精力,以确保返回舱的安全着陆。

只有等返回舱门打开,听到宇航员一句“谢谢”之后,地面搜救人员的心才会落下。

当然,我们期盼三位宇航员凯旋的同时,也期盼搜救人员保证自身安全,我们一起迎接为中国航天事业助威呐喊。

可是,返回舱安全着陆后,接下来宇航员面临的困难依旧不容忽视。

宇航员面临的挑战

空间站距离地面393公里左右,这个距离刚好是一种高真空、强辐射和微重力的环境。

而在空间站里面,是能够不受强辐射和高真空的影响,而微重力却无法通过空间站消除,在长时间失重的环境里生活,人体会发生很大的变化。

在太空停留6个月之后,航天员的身高会长高3%左右,这是由于在失重的环境中,人体不像在地面那样受挤压,脊椎周围的肌腱和韧带处于完全放松的状态增长。

但是,宇航员身高增长就是一种假象,在返回地球之后,在受到重力的影响下,身高会慢慢恢复到原来的高度,但是这个回复的过程中,宇航员会出现不同程度的痛疼感,

另外,通过地空连线,我们看到宇航员的脸圆了很多,这可不表示在太空吃得比地面上好,而是人在微重力的影响下产生的不良现象。

人体内含水量较高,水含量占人体60%以上,大部分水以液体形式存在,血液中存在流动的水,细胞中存在支持各种化学反应的水,在地面上,人体受到重力影响,血液会往下沉,下肢血压更高,看起来下肢也更加浮肿一些。

而在太空中,空间站重力很微弱,航天员的血液不会沉到下肢部分,而是全身分布均匀。身体上部分充血量过多,会导致皮肤看起来更显浮肿,脸部的浮肿变化更加明显。

除了血液上移导致脸部变胖,摄像机镜头拍摄的图像畸变,也让航天员脸部看起来更胖。

不过相比于这些身体上的变化,航天组整个返回的过程,才是他们要面临最大的考验。

还记得神十三号返回舱返回时的画面吗?

当时正在跟踪返回舱的信号突然消失,整个界面一片漆黑,所有人都屏住呼吸,静静地等待,这就是”黑障“现象。

飞船的降落速度是非常快的,每秒钟的速度可达7.9公里,以每秒七公里的速度飞速行驶着,在降落的过程中,返回舱和空气摩擦产生巨大的热量,局部温度可达2000摄氏度。

当返回舱穿越大气层到达距离地面80至90公里高度时,因为高速剧烈摩擦,在返回舱表面会产生等离子区,出现“黑障”现象。

这时返回舱与地面暂时失去联系,音画、图像和遥测信息全部中断,所有人剩下的只有等待。

这对于飞船和航天员的心理都是严峻的考验,这一段最难熬的时光大约要三到四分钟,持续到返回舱距离地球约40公里处,“黑障”才会消失。

当返回舱成功穿越大气层下降到距地面约10公里高度时,飞船降落伞能否顺利打开,是飞船回收着陆系统人员最为关注的事情。

为了保证万无一失,飞船的返回舱上安装了主伞、备用伞两套降落伞系统,当降落伞系统出现故障无法打开时,备用伞系统也能够担当飞船返回重任。

当返回舱重重落地的那一刻,地面搜救人员会及时赶到,确保宇航员的生命安全,而宇航员虽然平安着陆,可对于他们而言,还要接受常人不愿接受的疼痛。

所以,航天员安全着路以后,后期还需要静养很长时间

太空和地球是完全不同的两个环境,宇航员长期在太空中行动,身体一直处于一种失重的状态,宇航员返回地球之后,突然面临地球的重力,身体会很不适应。

首先宇航员行动不受自己控制,肢体不协调,这种情况就像我们在游泳池呆久了之后,突然从水里上岸会感觉身体很重,比平时费力很多。

长期在太空飞行的宇航员下肢骨骼肌萎缩,这种肌肉损失会影响所谓的“反重力肌肉”,包括小腿肌肉、股四头肌以及背部和颈部的肌肉。

宇航员进入太空之后,身体会变得很脆弱,贸然行动的话很可能会出现昏厥、呕吐、肌肉拉伤甚至可能出现生命危险。

这也是由于重力带来的影响,我们都知道太空是没有重力的,宇航员在失重状态下整个人都轻飘飘的,就像飘在水面一样畅快,但是我们在地球上生活了几十年,我们的内脏器官已经适应了有重力的环境。

在失重状态下,人体的内脏之间的相互作用力消失了,人的前庭器官由于失重,无法与周围神经细胞接触,从而无法向中枢神经传递位置信号。由此会对呼吸、消化、循环、排泄、发汗等功能产生一系列的负面影响。

所以,为了保护宇航员们的身体,他们返回地球之后,一般都会在飞船的舱内休息几十分钟,然后会被人抬着出来,保持在飞船上的坐姿接受媒体采访。

值得一提的是,宇航员一生中椎间盘突出的发生率是普通人的4.3倍,颈椎突出的发生率是平民人口的21.4倍,而飞行后的第一年发生疝气的可能性要高出正常人35.9倍。

介于这种情况,宇航员在返回地面后,就会有专人负责他们的适应性训练,这也是全面保证宇航员健康最重要的一步。

结语

随着神舟十五载人飞船成功与天宫空间站交会对接,喻示着中国人在面对困难时迎难而上的自信和努力。

当年,美国拒绝我们参与国际空间站建设,为了进一步封锁我们,他们通过所谓的《沃尔夫条款》,禁止中美航天合作。

因此,我国走上了独立自主发展航天科技之路,经过多年的艰难探索,终有如今举世瞩目的成就。

尽管中国空间站完全是由我国自主建造的,但作为负责任的世界航天大国,我们仍然主动开展国际航天合作,面向全世界征集合作项目。

根据此前公布的首批合作名单,俄、印、日、意、德等17国项目获批入选。

有意思的是,在项目征集期间,美国也来递交申请,不过美国项目被拒绝。当然,这不是针对某个国家,这只是因为他们的项目没有达到我们的要求,技术不达标才是被拒绝的原因。

等到2023年的神舟十六号任务时,这些入选的国际合作项目将会被带上中国空间站。而更让世人关注的是,中国空间站也欢迎外国宇航员的到来。

目前,已经有多国表达意愿,希望自己国家的宇航员能够参与中国空间站任务,我国同时也在为此做了相关准备工作。

为了能早日前往中国空间站,多年前就已经有外国宇航员在学习中文。

因为我们的空间站都是中文,想要分一杯羹,学习中文是必不可少的。

预计在2030年之前,我国将会把航天员送上月球,实现我们的载人登月梦想,到那个时候,我们的梦将飞向浩瀚太空。

东方巨龙腾飞!

最后,预祝神舟十四号乘组凯旋!

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