9小時(shí)速返地球！剛剛，神舟十三號(hào)返回艙平安降落，三位航天員“感覺(jué)良好”

豐色 魚(yú)羊 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

183天，三名太空出差的中國(guó)航天員終于順利回家了！

就在剛剛，9點(diǎn)57分，神舟十三號(hào)返回艙成功著陸位于內(nèi)蒙古的東風(fēng)著陸場(chǎng)。

并且是自神六以來(lái)返回艙首次落地后呈直立姿態(tài)。

王亞平、葉光富兩位航天員也隨后順利出艙。

至此，中國(guó)空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的最后一次飛行任務(wù)可以說(shuō)是圓滿(mǎn)成功，還實(shí)現(xiàn)了多個(gè)“首次”：

• 采用自主快速交會(huì)對(duì)接的方式，首次徑向?？靠臻g站
• 首次在軌駐留6個(gè)月
• 中國(guó)女航天員首次進(jìn)駐中國(guó)空間站、首次實(shí)施出艙活動(dòng)
• 首次采用快速返回技術(shù)

……

網(wǎng)友們也早已按捺不住激動(dòng)的心情：

9小時(shí)快速返回地球

說(shuō)起來(lái)，去年神舟十二號(hào)飛船返程，花費(fèi)了大約28小時(shí)左右的時(shí)間。

但這次，神舟十三號(hào)飛船僅用了9個(gè)多小時(shí)就重返地面。

而這，也就是此次神舟十三號(hào)飛船重返地球過(guò)程中創(chuàng)下的又一個(gè)“首次”：

首次采用快速返回技術(shù)。

△圖源：央視新聞直播

這個(gè)快速，主要體現(xiàn)在繞地球飛行的階段。

在載人飛船與空間站核心艙分離、并轉(zhuǎn)入正飛姿態(tài)后，飛船并不會(huì)馬上駛向地面，而是需要在空中“等待”一段時(shí)間，以找到通信、氣象等條件都滿(mǎn)足返回艙著陸要求的時(shí)間窗口。

“等待”的過(guò)程中，飛船實(shí)際上是以第一宇宙速度（7.9km/s）繞地球飛行，也就是說(shuō)，每繞飛一圈大概要花費(fèi)1.5小時(shí)。

對(duì)于此前的神舟系列載人飛船來(lái)說(shuō)，需要繞地球十幾圈才能找到這個(gè)返回窗口。

而采用了快速返回技術(shù)的神舟十三號(hào)，只繞地球5圈就可以進(jìn)入返回軌道，自然就大大縮短了返程時(shí)間。

中國(guó)載人航天工程副總設(shè)計(jì)師楊利偉還在央視直播中介紹說(shuō)，快速返回既能提升航天員返回過(guò)程的舒適性，對(duì)飛船返回過(guò)程的安全性也有所提升。

值得一提的是，快速返回需要滿(mǎn)足比較苛刻的參數(shù)條件。正是因?yàn)榭臻g站的存在，能夠提前對(duì)飛船的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定調(diào)整，神舟十三號(hào)才具備了快速返回的能力。

繞飛結(jié)束后，神舟十三號(hào)返回艙正式進(jìn)入歷時(shí)48分鐘左右的“生死時(shí)速”：

在降軌之前，神舟十三號(hào)首先完成了軌道艙和返回艙的分離。隨后發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)機(jī)，飛船逐步下降高度，并在進(jìn)入大氣層之前完成推進(jìn)艙分離，返回艙進(jìn)入返回軌道。

飛船返回艙下降到距地面100公里左右即進(jìn)入大氣層，會(huì)與空氣產(chǎn)生劇烈摩擦，底部溫度上升到上千攝氏度，四周被火焰包圍，同時(shí)艙內(nèi)會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)噪聲過(guò)載的現(xiàn)象。

在距離地面80公里時(shí)，返回艙還會(huì)進(jìn)入“黑障區(qū)”，在4-6分鐘內(nèi)暫時(shí)與地面失去聯(lián)系。

最后，在距地面10公里左右的高度，返回艙依次打開(kāi)引導(dǎo)傘、減速傘和主傘，并拋掉防熱大底。在距地面1米左右時(shí)，返回艙底部4臺(tái)反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，下降速度降到2米/秒左右，最終安全著陸。

太空出差183天日記

回程有新技術(shù)加持，而在天上的這半年里，神舟十三號(hào)航天員乘組著實(shí)給中國(guó)航天留下了不少精彩瞬間。

先回顧一下此次飛行任務(wù)的主要目的：

開(kāi)展機(jī)械臂輔助艙段轉(zhuǎn)位、手控遙操作等空間站組裝建造關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)；

進(jìn)行2-3次出艙活動(dòng)，安裝大小機(jī)械臂雙臂組合轉(zhuǎn)接件及懸掛裝置，為后續(xù)空間站建造任務(wù)作準(zhǔn)備；

進(jìn)一步驗(yàn)證航天員在軌駐留6個(gè)月的健康、生活和工作保障技術(shù)

進(jìn)行航天醫(yī)學(xué)、微重力物理領(lǐng)域等科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用，開(kāi)展多樣化科普教育活動(dòng)；

全面考核工程各系統(tǒng)執(zhí)行空間站任務(wù)的功能性能，以及系統(tǒng)間的匹配性。

2021年10月16日，載著翟志剛、王亞平、葉光富的神舟十三號(hào)飛船發(fā)射成功。

三位航天員歷時(shí)183天的“太空出差”之旅正式開(kāi)始。

本次神舟十三號(hào)任務(wù)一共實(shí)現(xiàn)多個(gè)首次，除了首次采用快速返回策略、中國(guó)女航天員的首次出艙，還包括：

（1）首次與49噸級(jí)的三艙組合體自主快速徑向交會(huì)對(duì)接（所謂“三艙組合體”，就是天宮空間站的核心艙和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙）；

（2）首次在軌飛行6個(gè)月，為觀(guān)察人類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間在太空中生活身體發(fā)生的變化積累了寶貴的數(shù)據(jù)；

（3）神舟十三號(hào)飛船此前承擔(dān)了神舟十二號(hào)航天員乘組的地面應(yīng)急救援任務(wù)，這也是它首次從救援飛船轉(zhuǎn)為正式任務(wù)飛船。

……

航天員們?cè)谔焐隙甲隽诵┦裁?，通過(guò)重點(diǎn)時(shí)間線(xiàn)我們一一回顧。

2021年10月16日早上6點(diǎn)56分，神舟十三號(hào)用大約6.5小時(shí)完成了與“天和”核心艙的對(duì)接，航天員進(jìn)入中國(guó)空間站。

此次對(duì)接耗時(shí)比此前少了很多，這是因?yàn)樗陨裰郯颂?hào)飛船以來(lái)，首次采用了更快速的徑向交會(huì)對(duì)接。

所謂徑向交會(huì)對(duì)接，就是指與核心艙下方的接口進(jìn)行90°對(duì)接，如圖所示：

這一接也被稱(chēng)為“太空之吻”。

這一方向?qū)ω?fù)責(zé)測(cè)距的微波雷達(dá)的要求更高，因?yàn)轱w船由平飛轉(zhuǎn)為豎飛，姿勢(shì)變換動(dòng)作加大。

再加上這種方式不再像軸向?qū)訒r(shí)有200米的“穩(wěn)定保持點(diǎn)”，需要持續(xù)對(duì)飛船的姿態(tài)和軌道進(jìn)行控制，推進(jìn)劑消耗也更大大，故障處置變難。

除了速度更快，這種方式還可以大幅擴(kuò)展空間站的建設(shè)規(guī)模，以及應(yīng)急處理機(jī)制。

（當(dāng)然，采用這一方式的另一原因也是兩個(gè)軸向?qū)涌谝呀?jīng)被貨運(yùn)飛船占滿(mǎn)了。）

11月7日，兩名航天員翟志剛、王亞平迎來(lái)出艙作業(yè)。中國(guó)第一位太空行走的女航天員由此誕生，中國(guó)首位出艙航天員翟志剛則是時(shí)隔13年前再次出艙。

他們這次主要是在機(jī)械臂支持下，配合開(kāi)展機(jī)械臂懸掛裝置與轉(zhuǎn)接件安裝和艙外典型動(dòng)作測(cè)試等作業(yè)。

△圖源：新華社

12月9日，“天宮課堂”第一課開(kāi)講。這也是時(shí)隔八年后航天員再次化身“太空教師”進(jìn)行太空授課。

本次60分鐘的課程共包括：航天員在軌工作生活場(chǎng)景展示、太空細(xì)胞學(xué)研究實(shí)驗(yàn)展示、太空轉(zhuǎn)身、浮力消失/水膜張力/水球光學(xué)/泡騰片實(shí)驗(yàn)，以及互動(dòng)交流。

△ 太空轉(zhuǎn)身

憑借著中繼衛(wèi)星天鏈一號(hào)03星的高速數(shù)傳終端，遠(yuǎn)在太空的畫(huà)面得以傳回地球進(jìn)行全球直播。

12月26日，開(kāi)展二次出艙作業(yè)，由翟志剛、葉光富完成艙外檢驗(yàn)、艙外儀器設(shè)備安裝和調(diào)試以及艙外模擬實(shí)驗(yàn)三大任務(wù)。

2022年1月1日，三位航天員在太空跨年，并與地面上500名京港澳的青年進(jìn)行了天宮對(duì)話(huà)，送出來(lái)自天宮的新年寄語(yǔ)。

△ 圖源清華大學(xué)微博

1月6日，我國(guó)首次機(jī)械臂轉(zhuǎn)位貨運(yùn)飛船試驗(yàn)成功。

經(jīng)過(guò)約47分鐘的跨系統(tǒng)協(xié)同，空間站機(jī)械臂成功將天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船進(jìn)行平面轉(zhuǎn)位，然后重新對(duì)接。

△圖源：新華社

1月8日，首次手控對(duì)接貨運(yùn)飛船和空間站試驗(yàn)成功。

試驗(yàn)持續(xù)倆小時(shí)，天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船首先從核心艙節(jié)點(diǎn)艙前向端口分離，然后航天員在地面科技人員的協(xié)同下控制貨運(yùn)飛船撤離至預(yù)定停泊點(diǎn)；經(jīng)過(guò)短暫停泊后，再控制貨運(yùn)飛船與空間站組合體精準(zhǔn)完成前向交會(huì)對(duì)接。

1月31日，航天員在太空過(guò)除夕，空間站布滿(mǎn)了濃濃的年味兒。

3月23日，“天宮課堂”第二課開(kāi)講，冰墩墩出鏡演示太空拋物實(shí)驗(yàn)。

本次課程還包括太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)、液橋演示實(shí)驗(yàn)、水油分離實(shí)驗(yàn)，以及介紹與展示空間科學(xué)設(shè)施和互動(dòng)交流。

除了上述時(shí)間線(xiàn)所涉任務(wù)，航天員還在空間站開(kāi)展了細(xì)胞空間實(shí)驗(yàn)，建立了空間條件下細(xì)胞的長(zhǎng)期培養(yǎng)體系和細(xì)胞模型，實(shí)現(xiàn)了國(guó)際上首次皮膚干細(xì)胞長(zhǎng)期失重條件下的懸浮培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，首次觀(guān)測(cè)到失重條件下的心肌細(xì)胞“鈣信號(hào)閃爍”等等。

這也可以讓人類(lèi)更好地解讀失重影響。

4月開(kāi)始，航天員們開(kāi)始進(jìn)行艙內(nèi)“大掃除”、物資清點(diǎn)、行李打包（帶回各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)、尿液唾液等樣本）…… 準(zhǔn)備回家。

除此之外，他們還開(kāi)始進(jìn)行身體上的強(qiáng)化訓(xùn)練，以滿(mǎn)足返回地球的條件需求。

今天，三位航天員“關(guān)好燈鎖好門(mén)”，終于乘著神舟十三號(hào)飛船回到地球，結(jié)束了6個(gè)月的出差之旅。

不過(guò)現(xiàn)在，他們還只能坐在椅子上休息，也無(wú)法立即回家與家人團(tuán)聚。

由于長(zhǎng)期在失重環(huán)境下生活，他們的骨骼肌肉以及心血管系統(tǒng)都受到了很大影響，在太空微重力環(huán)境宇宙射線(xiàn)輻射等因素的加持下，病毒細(xì)菌等微生物對(duì)人體會(huì)有更多的可趁之機(jī)。

（此前就有國(guó)外航天員回來(lái)后被發(fā)現(xiàn)患上多種微生物感染，包括尿路感染，結(jié)膜炎急性呼吸衰竭和口腔感染等。）

所以，航天員們著陸后的第一件事是先進(jìn)行14天隔離，健康檢查以及身體恢復(fù)。

中國(guó)空間站建設(shè)到哪一步了？

正如前文所提到的，此次神舟十三號(hào)飛船的半年太空之旅，是我國(guó)空間站關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段的最后一次飛行任務(wù)。

中國(guó)空間站任務(wù)分為三階段：關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證、建造和運(yùn)營(yíng)。

在前兩階段中，我國(guó)將實(shí)施11次飛行任務(wù)，包括3次空間站艙段發(fā)射，4次貨運(yùn)飛船以及4次載人飛船發(fā)射。

第一階段從去年4月29日空間站核心艙“天和艙”順利抵達(dá)軌道后正式開(kāi)始，隨后，神舟十二號(hào)送三名航天員成為第一批入駐，時(shí)間為3個(gè)月。

本次神舟十三號(hào)是11次飛行任務(wù)中的第5次，也是第一階段的收尾。

△ 圖源微博用戶(hù)@Vony7

下一步則是建造階段。

預(yù)計(jì)將在今年5月先后發(fā)射天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船以及神舟十四號(hào)載人飛船，繼續(xù)送3名航天員入駐空間站。

按照計(jì)劃，再發(fā)射6次任務(wù)中國(guó)空間站就在將在今年年底左右建成。

到時(shí)它就會(huì)壯大成1個(gè)核心艙+2個(gè)實(shí)驗(yàn)艙，以及1個(gè)貨運(yùn)飛船+1個(gè)載人飛船的組合體。

航天員們的活動(dòng)范圍也會(huì)從“一居室”變?yōu)椤叭邮摇绷恕?/p>

△圖源中國(guó)航天科技集團(tuán)五院

而進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段后，將有3名航天員作為一個(gè)乘組長(zhǎng)期駐留，定期輪換。同時(shí)也會(huì)有外國(guó)航天員進(jìn)入。

不得不提的是，國(guó)際空間站即將于2031年退役，中國(guó)空間站到時(shí)可能就會(huì)成為茫茫宇宙中唯一可用的人類(lèi)空間站。