返回艙載人飛船的一個艙段,用於宇航員返回地面。

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.制動飛行階段
載人飛船返回地球前,首先要在水平方向逆時針轉動90°,變為橫向飛行狀態。然後軌道艙與返回艙以每秒1~2米的相對速度分離,使返回艙和推進艙形成兩艙組合狀態,同時繼續調整姿態,變成推進艙在前、返回艙在後的倒飛狀態。之後推進艙點火制動,從原飛行軌道進入返回軌道。最後調整仰角與地球大氣層形成一個合適的角度,才能返回地球。

2.自由滑行階段
載人飛船進入返回軌道後,受地球引力作用,開始呈自由滑行狀態。當滑行到距離地面145公里處時,返回艙與推進艙分離。在分離過程中,飛船會因速度過快而使返回艙劇烈抖動,並伴隨着緩慢翻滾,在這過程中太空人是十分難受的。另一方面,返回艙要在進入大氣層之前調整角度,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,因此要調整角度以減少大氣摩擦,

3.再入大氣層階段
為返回過程中環境最為惡劣的階段,當返回艙距離地面100公里時,空氣的密度開始變大,使空氣與返回艙產生劇烈的摩擦,從而導致底部溫度高達過千度,這時整個返回艙表面會被大火包圍,因此返回艙內需有特殊的隔熱材料,讓太空人不會感受到高溫。返回艙下降到距離地面35—80公里時,會進入「黑障區」,因為返回艙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,使返回艙不能實時通信、測量,過程通常佔4分鐘。

4.軟着陸階段
當返回艙下降到距離地球10公里位置時,會以大約每秒200米的均速下降,之後引導傘、減速傘、主降落傘會依次打開,使返回艙開始減速,到距離地面1米時,反推系統啟動,最終將下降速度控制在2米/秒左右安全着陸。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]

參見

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參考文獻

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  • Soyuz Landing. NASA. [2013-02-06]. (原始內容存檔於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]. (原始內容存檔於2023-02-10). 
  2. ^ 飛船返回艙是如何返回地面的?. [2023-02-10]. (原始內容存檔於2023-02-10).