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[猎奇]神舟十七号落点精度有多高?4190米!精确控制落点究竟多难 [9P] [复制链接]

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神舟十七号成功返回地球!三位航天员汤洪波、唐胜杰、江新林已经安全离开返回舱,回到祖国的怀抱!神舟十七号航天员乘组在太空中的飞行时长达到了188天,打破了我国单次载人航天飞行任务的时长纪录。

与此前的中国空间站飞行任务那样,神舟十七号此次也是降落在东风着陆场。在返回地球之前,我国航天科研人员已经给神舟十七号设定好了理论瞄准点,让飞船瞄准着陆场的目标区域降落。这就好比在地面上画好了靶子和靶心,让神舟飞船从太空中飞向地面的靶子,这极具考验我国对航天器的预测制导精度。



神舟十七号在点火制动结束后,进行无动力自由滑翔阶段,地面飞行控制中心飞控大厅发出了神舟飞船的第一次落点预报坐标。通过与第四次的落点预报坐标进行测算可知,两个地方相距大约4190米。

这个精度已经非常高了,神舟十七号能够准确命中“靶子”。要让神舟十七号载人飞船从太空中准确降落在预定区域,难度极高,这背后彰显的是我国航天强大的预测制导能力。



神舟十七号在太空中的飞行速度高达每小时2.8万公里,其动能极大。而且神舟十七号在返回前的轨道高度可达390公里,所以它的重力势能还非常大。因此,神舟十七号要安全回到地球上,就要想办法消耗掉其巨大的动能和重力势能。

神舟十七号载人飞船由轨道舱、返回舱、推进舱三个舱段组成,航天员待在返回舱中。在神舟十七号与空间站分离后,会先后进行两次姿态调整。在这期间,轨道舱会被分离,它将继续留在轨道上。



而推进舱和返回舱组合体则会启动反推火箭发动机,给飞船进行制动减速,这个过程会持续两分半到三分钟的时间。经过制动后,推返组合体脱离轨道,进入返回轨道惯性滑行,高度不断下降,朝着理论瞄准点飞去。

在无动力自由飘落期间,飞控大厅发出了神舟十七号的第一次落点预报:落点经度东经100°04′47″,落点纬度北纬41°34′03″。在自由飘落几分钟后,推返组合体的高度快速下降至145公里。



紧接着,神舟十七号的推进舱也会被分离,航天员乘坐返回舱踏上最后的返回地球之旅。此时返回舱即将再入大气层,其再入姿态角的建立十分关键,必须要控制在1.6度左右。否则角度太大,返回舱将一头扎入大气层,将会产生极高的温度和过载;角度太小,返回舱将会被大气层弹回到太空中,将无法正常再入大气层。

在这个阶段,神舟十七号返回舱的第二次落点预报坐标发出:东经100°04′51″,北纬41°34′03″。可以看到,这次经度与第一次预报相差极小,而纬度与第一次预报是完全一样的。



在神舟十七号的高度下降至差不多100公里时,其速度每秒可达7公里,它开始正式再入大气层。返回舱在高速飞行过程中,前方会强烈压缩空气,形成一千度以上的高温,让返回舱外表面烧成火球,形成一个能够阻断无线电通信的等离子体壳。这样返回舱就进入了“黑障区”,此时它距离地表约80公里。

在高度下降到40公里时,返回舱离开黑障区,恢复与地面的通信。等到返回舱高度进一步下降到10公里时,降落伞逐次打开,让返回舱进一步降速。不久后,返回舱的第三次落点预报坐标发出:东经100°04′01″,北纬41°35′44″。此次预报落点与第二次还是很接近的。



随着返回舱逐渐靠近地面,其运动状态也已经变得基本稳定,最后落在哪里已经明确,此时飞控大厅发出了第四次也是最后一次落点预报:东经100°03′47″,北纬41°36′11″。



可以看到,神舟十七号最后非常接近最初的预报点,两者相距约4.19公里。最后落点的一点偏差,可能与降落伞打开后,受到空中风力作用有关。汤洪波当时在返回舱内表示:“有点像我荡千秋感觉。”



在离地面1米的高度时,神舟十七号返回舱启动底部的四台反推火箭发动机,让它以每秒2米的速度安全平稳着陆。返回舱在到达地面时,救援直升机和车辆随即先后赶到。

神舟十七号的整个返回过程,都是在我国航天科研人员的准确预测制导下完成的。从结果来看,神舟十七号的降落时间和地点与预报都是高度吻合的,再一次彰显了我国航天的精确预测制导能力。

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xgch 金币 +30 辛苦了,感谢您无私奉献的精神! 05-04
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只看该作者 沙发  发表于: 05-04
神舟十七号飞船的落点精度达到了4190米,这是一个相当高的精度水平。要知道,整个返回过程经历了无动力滑翔和大气层再入等多个阶段,在这些阶段中,飞船要受到多种因素的影响,包括但不限于地球的重力、大气阻力、风速、风向、地球曲率以及飞船的质量分布等,这些都可能导致飞船的实际落点与理论计算值有所偏差。

要精确控制落点,需要通过以下几个方面来实现:

1. **精确的轨道预测**:需要对飞船的轨道参数进行精确计算,并考虑到各种影响因素,如地心引力、大气阻力等,以预测飞船的再入点。

2. **精密的制导导航与控制(GNC)系统**:飞船的GNC系统需要实时计算飞船的轨迹,并作出相应的调整,以保证飞船按照预定的轨迹再入大气层。

3. **返回舱的设计**:返回舱的设计也至关重要,其形状、大小、质量分布等都会影响再入过程的稳定性和落点精度。

4. **先进的控制算法**:控制算法需要能够处理复杂的动态变化,并能够实时调整飞船的姿态和速度,以达到精确控制落点的目的。

5. **强大的地面支持系统**:地面支持系统包括雷达、光学观测设备等,可以对飞船进行持续跟踪,并提供实时数据,以便对预测模型进行修正。

综上所述,精确控制落点是一项极具挑战性的工作,需要高度发达的技术和精密的设备。神舟十七号能够达到4190米的落点精度,充分体现了中国在航天领域,特别是在载人航天工程方面的深厚技术积累和强大的工程实施能力。

以下是有关神舟十七号返回过程的更详细描述:

1. **制动离轨阶段**:
   - 在确定返回时间后,地面控制中心向神舟十七号发出指令,启动返回程序。
   - 神舟十七号飞船首先与空间站组合体分离,然后进行两次调姿,确保返回舱处于正确的位置。
   - 推进舱的反推火箭发动机点火,为返回舱提供必要的制动力量,使飞船脱离原来的轨道。

2. **无动力滑翔阶段**:
   - 点火制动结束后,神舟十七号进入无动力自由滑翔阶段。
   - 飞船飞行控制中心发布第一次落点预报,通过对飞船轨道参数的精确计算,预测返回舱的落地点。
   - 在这一阶段,轨道舱与返回舱和推进舱分离,继续在轨道上运行。

3. **再入大气层阶段**:
   - 当返回舱进入大气层时,它必须以特定的角度(约1.6度)进入,以避免因角度过大而导致的过高温度和过载,或因角度过小而无法再入大气层。
   - 返回舱在大气层中受到强烈空气摩擦,表面温度升高,同时借助大气阻力减速。
   - 在适当的高度,返回舱依次展开引导伞和主伞,以进一步减速。

4. **降落及回收阶段**:
   - 主伞完全展开后,返回舱的速度降至每小时数公里,准备着陆。
   - 着陆过程中可能使用缓冲火箭或其他减速措施,以确保航天员的安全着陆。
   - 降落到地面后,返回舱的舱门很快开启,医疗队和回收人员进入舱内,对航天员进行初步检查,并庆祝返回成功。

整个返回过程需要精密的计划和严格的执行,涉及多个系统和地面支持团队的密切合作。从飞船的制动离轨到安全着陆,每一个环节都需要精确无误,才能确保航天员的生命安全和任务的圆满成功。神舟十七号的成功返回是中国航天事业的又一重要里程碑,展示了中国在载人航天领域的强大技术实力。
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