返回舱载人飞船的一个舱段,用于宇航员返回地面。

神舟5號返回艙

結構

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由於飛船的空氣動力學要求,返回艙的直徑通常小於5米(16 英尺)。大多數飛船都使用燒蝕隔熱罩返回地面,使它不可重複使用。飛船的材料採用不同的設計方式,例如阿波羅指令艙的鋁製蜂窩結構。鋁質很輕,其結構賦予膠囊額外的強度。早期的航天器有一層嵌入合成樹脂的玻璃塗層,並處於非常高的溫度下。碳纖維、增強塑料和陶瓷是不斷改進以更好地用於太空探索的新材料。

着陸過程

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1.制动飞行阶段
载人飞船返回地球前,首先要在水平方向逆时针转动90°,变为横向飞行状态。然後轨道舱与返回舱以每秒1~2米的相对速度分离,使返回舱和推进舱形成两舱组合状态,同時继续调整姿态,变成推进舱在前、返回舱在后的倒飞状态。之後推进舱点火制动,从原飞行轨道进入返回轨道。最后调整仰角与地球大气层形成一个合适的角度,才能返回地球。

2.自由滑行阶段
载人飞船进入返回轨道后,受地球引力作用,开始呈自由滑行状态。当滑行到距离地面145公里处时,返回舱与推进舱分离。在分离过程中,飞船會因速度过快而使返回舱剧烈抖动,并伴随着缓慢翻滚,在這過程中太空人是十分难受的。另一方面,返回舱要在进入大气层之前调整角度,因為如果角度太小,飛船將從大氣層邊緣擦過而不能返回;相反如果角度太大,飛船返回速度過快,將像流星一樣在大氣層中被燒燬,因此要调整角度以减少大气摩擦,

3.再入大气层阶段
為返回過程中環境最為惡劣的階段,当返回舱距离地面100公里时,空气的密度开始变大,使空气与返回舱产生剧烈的摩擦,從而導致底部温度高达過千度,這時整个返回舱表面會被大火包围,因此返回舱内需有特殊的隔热材料,讓太空人不会感受到高温。返回舱下降到距离地面35—80公里时,會进入“黑障区”,因為返回舱接收不到地面發送的無線電信號,地面也接收不到返回艙發送的無線電信號,使返回舱不能实时通信、测量,過程通常佔4分钟。

4.软着陆阶段
当返回舱下降到距离地球10公里位置时,會以大約每秒200米的均速下降,之後引导伞、减速伞、主降落伞会依次打开,使返回舱开始减速,到距离地面1米时,反推系统启动,最终将下降速度控制在2米/秒左右安全着陆。為增加着陸的可靠性,返回艙上除裝有主降落傘系統外,還裝有面積稍小的備份降落傘系統。一旦主降落傘系統出現故障,可在規定高度應急啓用,使返回艙安全着陸。 [1][2]

参见

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參考文獻

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  • Soyuz Landing. NASA. [2013-02-06]. (原始内容存档于2013-08-05).  - Describes Soyuz-TMA descent.
  1. ^ 为什么返回舱着陆,不能发出着落位置,而需要大队人马搜寻?. [2023-02-10]. (原始内容存档于2023-02-10). 
  2. ^ 飛船返回艙是如何返回地面的?. [2023-02-10]. (原始内容存档于2023-02-10).