载人航天的返回与着陆
时间：2020-12-14 16:04:57 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
载人航天飞行的最后一关是返回与着陆，返回过程中所经历的环境是整个太空飞行过程中最为恶劣的环境，这种环境对于人的生存极具威胁。
载人航天返回着陆过程主要包括航天器从停靠的空间站分离、制动进入返回轨道、再入大气层、进行落点控制、着陆及着陆后的处置等程序。
分离
停靠在空间站上的载人航天器与空间站分离，是航天器返回的第一道程序，为了保证分离的成功，设置了自动分离和航天员人工控制分离两种方式，自动分离失效时，航天员实施人工控制分离，如果人工控制分离又失效，则可以启动连接机构上的爆炸装置，将对接连接机构炸断，实现分离。
航天飞机轨道器在返回过程中没有自身分离问题，避免了因自身分离故障产生的危险性。
制动
要使航天器脱离运行轨道，就必须降低飞行速度。发动机一般都是安装在航天器的尾部，所以要调整航天器的飞行姿态，则需使其尾部朝向飞行的前方，点燃发动机，产生的推进力使航天器飞行速度逐渐降低，称为制动。速度降低到一定程度，航天器的飞行轨迹就进入一条下降的抛物线轨道，抛物线与地球表面的交点基本上是飞船着陆点的参照点（实际着陆点比参照点要远一些），这就是返回轨道。
航天飞机轨道器在着陆前1小时，轨道器机动发动机点火工作，进行制动，此时轨道器在着陆点对应的地球另一面，距着陆点大约17700千米～22500千米。
其它载人航天器的制动时间和制动位置与着陆点的距离都较航天飞机轨道器稍短些。
再入大气层
载人航天器返回方式按照飞行轨迹、控制能力分为弹道式返回、升力式返回、滑翔式返回等。
采用弹道式返回方式的航天器，在穿越大气层时不产生升力，因而不能进行落点控制，过载比较大（可达8g～9g），落点散布也比较大。苏联的东方号、上升号飞船和美国的水星号飞船采用的就是这种方式。
采用升力式返回方式的航天器，在穿越大气层时产生一定的升力，因而能够对其飞行轨迹进行一定的控制，落点准确度比较高，过载也较小（不大于4g）。美国的双子星座号飞船、俄罗斯的联盟号系列飞船和中国的神舟号飞船采用的都是这种返回方式。
采用滑翔式返回方式的航天器，在穿越大气层时产生较大的升力，控制能力很强，落点精度很高，过载最小（约1.5g）。美国的航天飞机采用的就是滑翔式返回方式。
航天器再入大气层的角度（速度矢量与大气层水平面的夹角）不能过小，过小有可能使航天器像物体在水面打水漂一样，飘出大气层，而不能按照预定的轨迹进入大气层。角度太大，大气对航天器的减速效应过于强烈，减速过载随之增大，对航天员身体不利。同时，热流也更加猛烈，可能造成航天器防热结构的损坏，导致航天器烧毁的严重后果。因此，航天器必须沿着设计允许的再入大气层角度范围进入大气层，这个角度范围一般为几度。阿波罗号飞船返回再入大气层时，再入角度为5.5度～7.3度，对应的宽度大约为16千米。
落点控制
航天器利用在大气层内飞行与空气作用产生的升力，对航天器的飞行轨迹进行控制，使其飞行的终点准确地落于预定着陆点。
联盟号系列飞船返回舱外形为钟形，产生的升力有限，落点调节能力约为200千米。即返回舱在返回过程中，各种偏差使返回轨迹的终点落于预定着陆点周围约200千米内时，它有能力在飞行过程中将返回舱实际落点调整到预定落点。
航天飞机轨道器以其巨大的升力，具有很强的机动能力，落点的调整能力达2000千米。
着陆
着陆区
载人航天器一般设置2个正常着陆场，一个称为主着陆场，另一个为副着陆场，一般情况下，航天器着陆于主着陆场。副着陆场为主着陆场的气象备份着陆场，如果预报主着陆场在航天器返回时可能出现不利于返回的气象情况（如雷电、大风等），则航天器将选择返回到气象条件比较好的副着陆场。因此，主、副着陆场地理位置的确立必须考虑气象的不一致性，据历年气象统计记录表明，两个场区同一个时段出现不利于航天器着陆的天气现象的概率很小。
为了使载人航天器在太空飞行，一旦出现需要紧急返回的情况不能在预定着陆场着陆时，能够在比较适宜着陆的地区着陆，还预先在世界范围选择若干个可以着陆的区域，称为应急着陆区。
着陆方式
航天员着陆方式都必须是软着陆，大体上有两类：离舱着陆、乘坐航天器着陆。
航天员离舱着陆是指返回舱下降到7千米左右高度时，航天员连同座椅从舱内弹出，至4千米高度时人椅分离，航天员乘降落伞着陆。这种方式沿用了航空中歼击机飞行员的弹射救生技术。据称，在弹射座椅弹射的瞬间，即使最优秀的飞行员，由于瞬时加速度过大，也会感到极其不适或短时的昏迷。第一位航天员加加林和所有的东方号飞船上的航天员就是采用的这种着陆方式。
航天员乘坐航天器着陆又分三种：着陆于陆地、着陆于海上、着陆于机场跑道。
着陆于陆地，人和返回航天器先经降落伞减速，在接近地面时再点燃着陆缓冲发动机进一步减速着陆，这种方式冲击过载较小。苏联/俄罗斯的上升号飞船、联盟号系列飞船和中国的神舟号飞船都是采用这种方式着陆。
着陆于水上，人和返回航天器经降落伞减速溅落在海面上，着陆环境比较好，着陆冲击过载小。降落于海上的载人航天器要配备飘浮装置和扶正装置，使其能够以正常的姿态飘浮在海面上，并保证海水不进入座舱内。美国的所有飞船均采用这一方式降落。
着陆于机场跑道，即乘坐航天器像飞机一样着陆于跑道，着陆后使用减速伞减速，以缩短滑行距离。美国的航天飞机就是采用这种最舒适的着陆方式。
着陆后
短期飞行的航天员着陆后，可以自行出舱行走。而对长期飞行的航天员，则规定不得自行出舱和行走，要由地面人员协助航天员出舱，出舱过程中腿脚不得用力，并立即置于座椅上，以免出现因骨质疏松而导致骨折的现象。
长期在太空失重环境中生活的航天员，已经不适应地面重力环境，返回地面后对重力作用的适应性大大降低。主要表现是：
当航天员回到地面时，感到口渴，因为此时头部体液减少，大脑获得的信息是身体内没有足够的体液，所以要喝水，小便量也很少；立位耐力的下降，使航天员站立不稳，有的甚至不能站立；运动耐力的下降，使航天员行走姿势发生变化，甚至不会行走；超重耐力下降，使航天员不能跳跃，甚至出现骨折。
因此，航天员返回地面后有一个重新适应地面重力环境的过程，大部分生理变化在1～3个月即可恢复到正常水平。肌肉在1个月左右可以基本恢复，但是要恢复到原来水平，就需要很长时间。骨质疏松恢复得比较慢，需要几个月的时间。
地面跟踪与通信
在整个返回着陆过程中，地面控制中心对航天器进行跟踪、测量，并与航天员保持通信。
在航天器返回过程中的关键时段（如制动、姿态调整、舱段分离等），地面控制中心都进行实时监测，发现异常情况，立即发出遥控指令进行干预，以确保航天器执行正确的程序和保持正确的姿态。
地面控制中心根据对返回航天器飞行轨迹、飞行速度的测量结果，实时计算航天器着陆点，为着陆场地面回收人员和空中监视的飞机预报着陆点，使他们及时到达落点附近，及早做好回收准备。
地面控制中心还不断与航天员保持联系，了解航天员状况，为着陆场回收人员准确地了解航天员情况提供信息。
应急救生物品
为了使由于某种原因未能返回到着陆场时，航天员具备一定的生存、救援和联络能力，还必须配备一些应急救生物品。
航天飞机救生服内有一个应急供氧系统、降落伞包、一个救生筏、2升应急饮用水、漂浮装置、一个生存包（包括一个无线电台、信号反射镜、套筒刀具、信号枪、海水染色剂、烟雾剂和闪光灯）等物品。
