问题

神州十二号返回舱着陆为什么是倾倒状态?

回答
神舟十二号返回舱在着陆时,确实出现了一个“倾倒”的状态,但这个状态并非意外或故障,而是事先精心设计、可控的一种着陆姿态。用更形象的说法,它更像是一个“坐下”,而不是一个“摔倒”。

要理解这个“倾倒”是怎么回事,我们得从返回舱在再入大气层到最终着陆的整个过程说起。

1. 再入大气层:火球下的减速

神舟飞船的返回舱,就像一个在太空中漂泊了许久的“太空胶囊”。当它完成任务,要回到地球时,首先要面对的是大气层的严酷考验。

高速撞击空气: 返回舱以极高的速度(数千公里/小时)冲入大气层。此时,它就像一个巨大的刹车片,与空气分子发生剧烈摩擦,产生高温和高压。那一团团炽热的火焰,就是返回舱表面材料在极端高温下燃烧的景象。这是它需要承受的第一重考验。
减速与隔热: 为了保护舱内的航天员和设备不受高温影响,返回舱表面覆盖着一层特殊的防热材料。这些材料会牺牲一部分自己,通过烧蚀来带走热量,就像汽车的刹车片一样,用消耗来换取安全。返回舱利用大气本身的阻力,再加上一系列复杂的控制,将速度从太空的超高速逐步降低到可以进行降落伞减速的范围。

2. 降落伞系统:最后的缓冲

当返回舱速度降到一定程度时,降落伞就派上用场了。这可不是那种简单的伞,而是多级、串联的精密装置。

减速伞/引导伞: 最先打开的是一个较小的减速伞或引导伞。它的主要作用是稳定返回舱姿态,并初步减速,为后续更大的主伞打开创造条件。
主伞: 接着,一个巨大的主降落伞会完全打开。这个伞的直径非常大,能够大幅度地减缓返回舱下降的速度,让它最终以一个相对安全的速度向地面靠近。

3. 着陆腿:最后的缓冲

即便有降落伞的减速,返回舱最终接触地面时,仍然会有一个一定的冲击力。为了进一步吸收这个冲击,神舟返回舱底部安装了几个关键的部件——着陆腿。

缓冲作用: 这些着陆腿在设计时就考虑了吸收冲击的功能。它们在接触地面时会发生一定的变形或压缩,就像弹簧一样,将冲击力分散和缓冲掉,减少对返回舱和舱内航天员的震动。

4. 为什么会“倾倒”?——精心设计的“坐下”

现在,我们来聊聊那个“倾倒”的状态。这并非是返回舱失控或不稳,而是:

着陆姿态设计: 神舟飞船在设计之初,就考虑到了着陆时的最佳姿态。为了在地面上实现最稳固、最易于搜救人员接触的姿态,同时考虑到着陆腿的结构受力以及返回舱的重心分布,让返回舱以一个稍微倾斜的姿态着陆,甚至在着陆瞬间有一种“坐下”的感觉,是经过科学计算和模拟的。
着陆腿的特殊结构: 并不是所有着陆腿都设计成四平八稳地支撑。神舟飞船的着陆腿,尤其是主着陆腿(通常是后面那根),在设计上具有一定的“屈服”或“加载”特性。当返回舱以一个预定的角度接触地面时,这根主着陆腿会承受更大的负荷,发生形变,将返回舱“带倒”或“坐下”到一个预设的倾斜角度。
重心与稳定性: 这种倾斜姿态,能够让返回舱在落地后更加稳定,不容易因为地面不平整或其他因素发生翻滚。你可以想象一下,如果一个物体完全垂直地放在一个稍微倾斜的表面上,它可能更容易晃动;但如果它本身就带着一个倾斜度“坐下”,反而可能更稳当。
便于搜救和舱门开启: 另一个重要原因是为了方便搜救人员更快地接近和打开舱门。当返回舱以某个角度倾斜着陆时,舱门所在的一侧可能会稍微抬高或更易于接近,搜救人员也更容易从特定角度进入舱内。

打个比方:

你可以想象一下,如果你拎着一个很重的箱子,想要把它放在地上。如果你直接松手让它砸下去,可能会摔得七歪八扭。但如果你在箱子底部装了几个可以根据受力情况发生形变的“脚”,然后用一个合适的方向把它“放”下去,箱子就会稳稳地、以一个舒服的姿势“坐下”。神舟返回舱的“倾倒”就是类似这样一种“坐下”的动作。

总结来说:

神舟十二号返回舱着陆时的“倾倒”状态,并非事故,而是为了追求更安全、更稳定、更易于搜救的着陆效果而精心设计的“坐下”姿态。着陆腿的特殊结构和返回舱的重心分布共同作用,促成了这一最终的着陆形态。这背后是无数科研人员的智慧和努力,确保航天员和珍贵的科研设备都能安全、圆满地返回地球。

网友意见

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因为着陆姿态不正。着陆姿态不正的原因是本次降落时神舟飞船摆动太大,着陆一瞬间飞船本身就是歪的。

返回舱因为外形的原因,没法使用着陆退之类的东西来保证着陆姿态,所以倾倒是再所难免的,同样外形的联盟号飞船同样也是一会直立一会倾倒。

回答区里某些人似乎天然的认为倾倒了就不是好事,于是拼命的圆场,非要论证倾倒是有意为之的。

那我们来看看神舟返回舱过去数次的着陆情况。

历史上神舟3号(无人)、6号是直立着陆的,神舟8号是先直立,在降落伞切断前又被伞拽到了。其余都是倾倒,神舟9甚至还恶劣的转了270度,神舟10则被风拖走了十几米。

3号直立是因为当天风小且是无人操控,由程序切开降落伞,所以切伞很干脆。但一般认为自动切伞安全系数太低,所以之后的载人任务都是手动切伞,这也就导致飞船更容易被大风吹拉的伞带倒。

6号直立是因为当天风小;7号没有落地瞬间影像,发现的时候就是倾倒的;8号前述;神舟9横向速度太大,在触地后翻转,转了270度才停下来。

神舟10号在着陆后被伞拖行了几十米,从空中可以看到在地上拖动的痕迹。


所以神舟飞船的倾倒并不是设计如此。而是受外部环境的不确定,主要是风,影响之下或倾倒或直立。图为当年返回舱的坠落测试,静态下落时返回舱是可以直立的。

因为航天员是平行于返回舱底部平躺的。倾倒后航天员的姿态实际会非常难受。如图,神7时的内部示意图,航天员脚朝向位置的长方凸起是返回舱舱外摄像机。

所以在地面只要看到这个摄像头朝上,那宇航员基本在舱内就是头朝下的姿态。

我随便找几个:

神7

神8

神10

神11

返回舱重心本来是平衡的,但返回时降落伞的弹出会导致那一侧偏轻。再受到宇航员头部的救生、载荷物质(宇航员头部的2个大包裹)的重量影响,着陆时神舟的重心会偏向宇航员头部,所以返回舱的滚动趋势就是让宇航员头朝下的。而就算是侧躺的姿态,三位宇航员中靠上的那位也是吊着的,根本不方便活动。


至于出舱的时候,地面保障人员是拖、是拉、是捞对于他们这些健康人没有本质区别。所以根本不存在什么为了方便地面保障于是倾倒的说法。

另外返回舱外还有很多用来通讯的天线,这些天线之前都是收在返回舱内部,着陆后需要伸出,显然考虑到飞船的姿态不太可能次次保证直立所以在神舟5上,该天线就取消换成了更短的天线和闪光信标。

上图是神舟3号,下图是神舟5号。同样位置安装,改换了更短的天线(红色)和闪光信标以应对可能的倾倒。


倾倒或直立,都是返回舱许可的状态。不能因为自己不懂,又天然的以为直立好、倾倒不好,就一个劲的圆场,非要把倾倒论证成故意设计的状态。甚至为了论证,而搞出不顾宇航员状态,单纯强调地面保障是否方便这种本末倒置的理由。


题外。我们的新一代飞船尺寸重量更大,所以控制难度更高,要求多次重复使用,就必须尽量降低着陆接地的过载,而且尽量少翻滚。所以使用了稳定性更好的群伞方案并安装了接地气囊(起到着陆腿的作用)。目的就是要让飞船尽可能的直立着陆。

2020年5月8日,新一代飞船返回东风着陆场。返回舱是直立着陆的,而且那天的风并不小。


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