极限换乘,中国完成世界航天史上罕见快速太空救援

原定于11月5日返回的神舟二十号载人飞船,因疑似遭遇空间微小碎片撞击,返回计划被推迟。北京时间2025年11月14日16时40分,神舟二十一号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆


北京航天飞行控制中心通过地面测控站发出返回指令,神舟二十一号载人飞船轨道舱与返回舱成功分离。之后,飞船返回制动发动机点火,返回舱与推进舱分离,返回舱成功着陆,搜救分队及时发现目标并抵达着陆现场。返回舱舱门打开后,医监医保人员现场确认神舟二十号乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰身体状态良好。


神舟二十号乘组3名航天员在轨驻留204天,刷新了中国航天员单个乘组在轨驻留时间最长纪录,其间完成了4次出舱活动和多次货物进出舱任务。


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回家之路分四步


基于系统简化的原则,航天员通常乘坐同一艘飞船完成发射和返回任务。然而,神舟二十号飞船“不满足载人安全返回的放行条件”,疑因空间碎片撞击,“神舟二十号载人飞船返回舱舷窗玻璃出现细微裂纹”,三人因此“换乘”了本月1日刚刚抵达天宫空间站的神舟二十一号飞船


返回时,神舟二十一号先后在19米、200米停泊点停泊,并完成180度的掉头。绕飞地球后,进入冲刺阶段,共有四组关键动作:


1、调姿


第一组动作先是一次调姿,飞船水平方向旋转90度。轨道舱和返回舱之间分离,轨返分离之后,飞船进行二次调姿。两次调姿、轨返分离,两分钟左右全部完成。随后,返回制动持续150秒到180秒。


2、“黑障区”


在距离地面约145公里时推进舱和返回舱分离。大约在120公里高度,进行配平攻角调整。在距离地面大约100公里高度时,返回舱冲进大气层。由于和大气发生剧烈摩擦,返回舱如同一个火球在天际划过,在大约80至40公里高度,返回舱外面会形成一个等离子壳,导致地面与返回舱之间的无线电通信中断,这个阶段也被称为“黑障区”。


3、开伞


返回舱继续下降到10公里高度时,要执行第三步关键动作——开伞。开伞的过程是三级开伞,引导伞、减速伞,主伞。1200平方米的主伞打开后,返回舱下降速度降低到每秒7至8米。到大约6公里高度时,返回舱将防热大底抛掉。


4、着陆


第四步关键动作——着陆。距离地面1米左右时,四个着陆反推发动机会同时点火,返回舱进一步减速,最终以每秒2米左右的速度着陆。


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航天员应急返回方案


这是我国首次因空间微小物质导致“神舟”飞船受损无法正常返回的情况。那么在太空中,如果飞船受损又无法立即修复,航天员该怎么办?事实上,我国准备了“双箭双船”方案,确保航天员能够平安归家。


方案一


 神舟二十号乘组可以改乘神舟二十一号的飞船返回地球。随后,再发射一艘备份“神舟”飞船,与空间站对接。

(本次任务确认采用方案一)


方案二


受损的神舟二十号飞船先与空间站分离,然后发射备份“神舟”飞船上行对接,神舟二十号乘组搭乘新备份飞船返回。


根据公开信息,接下来,地面“救援船”神舟二十二号将以无人状态发射升空用作神舟二十一号乘组几月后返回地球的交通工具和空间站上新的“救生船”。不再承担载人使命的神舟二十号飞船则将在“留轨开展相关试验”结束后择机从空间站分离,受控返回地球。


回顾人类太空飞行史上的应急处置事件,1979年苏联礼炮号空间站任务从发现飞船发动机故障到航天员完成“换乘”用了131天;2023年俄罗斯联盟号飞船发生严重冷却液泄漏事故后的救援行动历时10个月;今年3月因波音飞船技术问题“换乘”SpaceX龙飞船回家的两名NASA航天员原本10天的“出差”最终拉长到了9个多月。


时间长短不是唯一尺度,但快速救援的背后一定是完备的应急预案、坚强的决策意志和出色的行动力。从天到地,从神舟二十号飞船原计划返回的11月5日到神舟二十号乘组顺利回家的11月14日,仅用了10天。“救生船”与“救援船”接力实现最短时间内的人员返回和飞船接替,完成了一场全球罕见的“太空救援”


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来源/中国载人航天、航空知识等

编辑/谢辰