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。