返回舱返回速度是多少

返回舱返回速度是多少,第1张

一般为6-7m/s。

返回舱承载了宇航员及大量的精密试验仪器,返回舱的成功回收是载人航天工程中至关重要的一个环节。返回舱在返回地面的过程中,一般都采用降落伞来降低其着陆速度。

由于受降落伞的设计着陆速度限制,载人航天返回舱在陆地上的着陆速度一般为6-7m/s,而对无人返回舱可达10-14m/s。返回舱以这样大的着陆速度着陆时会在着陆瞬间产生很大的冲击,对舱内宇航员及仪器设备造成较大影响。

一般载人航天器可分为推进舱、轨道舱和返回舱三部分。

推进舱又叫仪器舱,通常安装推进系统、电源、轨道制动,并为航天员提供氧气和水。推进舱的两侧还装有面积达20多平方米的主太阳能电池帆翼。

轨道舱是航天员的主要活动区域,除了升空和返回时要进入返回舱以外,其他时间航天员都在轨道舱里,轨道舱集工作、吃饭、睡觉和盥洗等诸多功能于一体。

返回舱又称座舱,它是航天员的“驾驶室”。是航天员往返太空时乘坐的舱段,为密闭结构,前端有舱门。返回舱和推进舱脱离后,返回舱返回,推进舱焚毁,而轨道舱相当于一颗对地观察卫星或太空实验室,它将继续留在轨道上工作一段时间。

当空间站上的返回部分如对接后的飞船或其他的返回飞行器需要返回地面时,要控制的内容就更多了。首先要实现返回飞行器与空间站本体的分离,为了使它能够进入返回轨道,要使它转过一个特定的角度,然后发动机工作,使它脱离运行轨道,进入返回轨道方向。

在返回舱的返回过程中,仍然需要控制,使它按规定的姿态飞行,像“联盟”号飞船要保持大头朝前的飞行姿态,而且在返回过程中还要不断地控制其摆动,目的是调整它的落点,准确着陆。而航天飞机的返回仍然需要控制它的位置。要了解掌握它的工作状态,必要的时候要对它发一些命令,完成一些临时的任务。从这个意义来讲,空间站的测控与其他类型的飞行器的测控没有本质的区别。但是,由于空间站是有人的,可以主动进行一系列的工作。如此一来,载人空间站的测控又与其他类型的飞行器的测控有很大的区别和更高的要求,因而系统的组成也就更加复杂。下面简单介绍这些系统组成。

(1)跟踪测轨

事实上,测控系统的任务首先是跟踪测轨。跟踪测轨设备的任务就是通过空间站和地面上的设备不断相互发送信息,经地面站处理后用以确定空间站的运动状况,比如轨道高度、轨道倾角等。

(2)遥测设备

空间站上的遥测设备,是了解空间站工作状况的有效手段。通过装在空间站上的传感器,可以感受测量空间站的各种工程参数。如舱内的温度、舱内压力、电压等,地面通过这些数据就可以判断空间站上的各种设备是否工作正常,空间站目前的工作状态如何。另外,在宇航员身上的典型部位均安装了各种传感器,可以观察监视宇航员的身体健康状况和在空间条件下工作时各种生理特征的变化和反应。

(3)遥控部分

当空间站或宇航员出现异常情况时,我们不能束手无策。这时,地面指挥系统就要向空间站的设备或宇航员发出遥控指令,命令空间站完成某些临时的动作,这就是遥控部分的任务。

(4)宇航员打电话

资料显示,在空间站每个宇航员的头盔上及生活工作舱内,都配备接收器即耳机和送话器,可以进行宇航员之间的通话交谈、宇航员与指挥中心的通话,当然还可以接收家属及其他人员的鼓励、问候。另外,在交会对接过程中及对接后均可以进行两个飞行器之间宇航员的通话。

(5)电视传输

事实上,另一个传输信息的重要手段就是电视传输设备。这里电视的主要功能并不是收看节目,因为在太空里是收不到地球上的电视信号的。因为在空间站生活工作舱内设置有摄像机和电视机,还有电视监视器、电视信息发射机等,用以监看航天器上的摄像装置拍下的画面,还可以通过这些设备观察工作数据的显示。

(6)空间站里的大屏幕

为了使宇航员更加有效地工作,随时可以方便地看到空间站和自身的各种参数及工作状态,做到心中有数,在空间站上还为宇航员配备了数据显示系统,正对宇航员的视线装有一个甚至几个大的显示屏。在这显示屏上有文字显示,空间站上重要的系统参数始终按类型在显示屏上显示,同时空间站的控制效果以及宇航员的生理参数等均在屏上显示。还有一个飞行轨迹的显示,随着空间站的运行同步移动,不管他们飞在任何地方,在显示屏上都能看得到一条彩色的线始终在有地图背景的显示屏上走,显示目前空间站所处的地理位置,使宇航员随时了解自己处于地球上哪个位置的上空。

另外,除了重要参数的经常显示外,其他的系统及设备参数都储存于计算机中,宇航员如果想了解哪个系统的工作状况,随时可以用键盘调出参数进行查看,以便于掌握情况。

(7)发生事故时的警报

除了上述的数字显示外,显示屏上还有语言指示设备,也就是重大的动作及宇航员该做的工作都按程序以语言的形式发出,进一步提醒宇航员注意。此外,还设有警告装置,当某个系统的工作状态出现异常时,马上出现灯光及声音警告,引起宇航员的注意,采取相应的检修措施;而当出现了危及宇航员安全的紧急的重大故障时,就会出现更加醒目的灯光及声音报警,告诉宇航员立即采取措施,对付应急的情况。

知识点

载人航天

载人航天就是人类驾驶和乘坐载人航天器在太空中从事各种探测、研究、试验、生产和军事应用的往返飞行活动。其目的在于突破地球大气的屏障和克服地球引力,把人类的活动范围从陆地、海洋和大气层扩展到太空,更广泛和更深入地认识整个宇宙,并充分利用太空和载人航天器的特殊环境进行各种研究和试验活动,开发太空极其丰富的资源。

神舟十四返回舱在轨道发射火箭的尾部。

返回舱又称座舱,它是航天员的“驾驶室”,是航天员往返太空时乘坐的舱段,为密闭结构,前端有舱门。返回舱和推进舱脱离后,返回舱返回,推进舱焚毁,而轨道舱相当于一颗对地观察卫星或太空实验室,它将继续留在轨道上工作一段时间。

北京时间2022年12月4日20时09分,神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,现场医监医保人员确认航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲身体状态良好,神舟十四号载人飞行任务取得圆满成功。

返回舱的结构要求

与飞船其它载人舱段一样,返回舱有很高的密封性。但与轨道舱不同的是,返回舱在高温、高压作用下仍需保证气密性。为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁,返回舱表面涂有烧蚀材料,利用材料的热解、熔化、蒸发等方式散热。

这种材料是石棉、玻璃与酚醛掺合形成的复合材料。直径25米的神舟返回舱表面积有224平方米,防热材料总重量约500千克。为避免局部过热,返回舱有滚转调姿发动机,会通过自转来均匀受热。

有了这么多保护措施,仍要考虑座舱破裂的可能性。届时身着密闭航天服的航天员将接管自动驾驶仪、通过手动操作备份系统,控制飞船紧急返回。安全进入大气层后,还需进一步控制落地速度。

向下,选择A。

宇宙飞船的返回舱在即将着陆时它的运动方向是向下的,为了使它的下降速度降低到某一安全值,比如2m/s,那么就要给返回舱一个向上的力,以便减轻地心引力对它的向下的引力作用,因此,缓冲火箭喷火的方向应该是向下的,即以返回舱落地方向相同的方向喷火,才能产生向上的作用力减缓下降速度。

载人飞船完成预定任务后,载有航天员的返回舱要返回地球,整个返回过程需要经过制动离轨、自由下降、再入大气层和着陆4个阶段。

1、制动离轨段

飞船通过调姿、制动、减速,从原飞行轨道进入返回轨道的阶段称制动离轨段。返回前,飞船首先要调整姿态,使飞船在水平方向逆时针转动90°,由轨道舱在前、返回舱居中、推进舱在后的状态变为横向飞行状态,这是飞船的第一次调姿。

紧接着,轨道舱与返回舱以每秒1~2米的相对速度分离,轨道舱留在太空轨道继续运行,这就是轨道舱分离。此时,飞船变成了推进舱和返回舱的组合体。两舱组合体继续逆时针转过90°,变成推进舱在前、返回舱在后的飞行状态,同时再调整俯仰角达到制动要求,这是飞船的第二次调姿。

飞船推进舱上的发动机点火工作,产生与飞船飞行方向相反的作用力,使飞船飞行速度降低,从而脱离原飞行轨道进入返回轨道,这个制动过程可比喻为“刹车”。

2、自由下降段

飞船从离开原运行轨道到进入大气层之前,空气阻力很小,主要是在地球引力的作用下呈自由飞行状态,因此,这个阶段称为自由下降段或过渡段。在这个飞行阶段,飞船按照计划要完成推进舱分离、建立再入姿态等重要飞行事件。

其中,推进舱在与返回舱分离后,会在进入大气层后烧毁。返回舱建立正确的再入姿态角(速度方向与当地水平面的夹角)是一项重要的工作,这个角度必须精确地控制在一定的范围内,如果角度太小,飞船将从大气层边缘擦过而不能返回;如果角度太大,飞船返回速度过快,将像流星一样在大气层中被烧毁。

3、再入段

从返回舱进入稠密大气层到其回收着陆系统开始工作的飞行阶段称为再入段。飞船返回时从离轨时的真空环境再次进入大气层,这个阶段称为再入段。再入大气层的高度一般为80~100千米。返回舱进入稠密大气层后,承受气动加热和再入过载,是返回过程中环境最为恶劣的阶段。

随着高度的降低,空气密度越来越大,返回舱与空气剧烈摩擦,使其底部温度高达数千摄氏度,返回舱周围被火焰所包围,因此,对返回舱要采取特殊的防热措施。返回舱下降到一定高度时,接收不到地面发送的无线电信号,地面也接收不到返回舱发送的无线电信号,因此,这个区域被称为无线电“黑障区”。

当返回舱轴向过载达到规定指标时,返回舱实施升力控制,使返回舱过载不超出航天员所能承受的范围,并且用升力控制来控制返回舱落点位置,使返回舱返回预定着陆场。

4、着陆段

返回舱从打开降落伞到着陆这个过程称为着陆段。随着高度的降低和速度的减小,返回舱所受到的气动阻力与地球引力渐趋平衡,返回舱以大约每秒200米的均速下降。但如果返回舱以这个速度冲向地面,后果将不堪设想,所以必须使返回舱进一步减速。

在距地面10千米左右高度,返回舱的回收着陆系统开始工作,先后拉出引导伞、减速伞和主伞,使返回舱的速度缓缓下降,并抛掉防热大底,在距地面1米左右时,启动反推发动机,使返回舱实现软着陆。

为增加着陆的可靠性,返回舱上除装有主降落伞系统外,还装有面积稍小的备份降落伞系统。一旦主降落伞系统出现故障,可在规定高度应急启用,使返回舱安全着陆。

返回舱工作原理是返回舱返回地面时是采取大头朝前飞的姿态。为了使神舟号飞船返回舱能产生一定的升力,设计人员对返回舱的结构和仪器设备的安装部位作了精心设计。

返回舱采用增加一定配重块的方式,使得返回舱的质心不在返回舱的纵轴上,而是与纵轴偏离一个δ的距离,同时将质心配置在返回舱气动力中心之前的一定位置。

返回舱在再入大气层的过程中,作用在返回舱上的空气对返回舱产生压力,这些压力可以合成一个对返回舱任何一点的一个力和一个力矩。但是在返回舱上有这样一个点,对该点求合力时只有力R,而没有力矩(即力矩为零),这个点就叫气动力中心。

在此状态下,理论上不需要有作用在返回舱上的其他力矩,飞船就可以保证在配平攻角状态下飞行。如能控制返回舱绕速度矢量V旋转,则可以控制作用在返回舱上的升力的水平分量和铅垂分量的大小和方向,这样就可以控制返回舱的再入轨道,并控制返回舱下降至20千米左右高度的停控点的地理位置。

返回舱的着陆方式

返回舱承载了宇航员及大量的精密试验仪器,返回舱的成功回收是载人航天工程中至关重要的一个环节。

返回舱在返回地面的过程中,一般都采用降落伞来降低其着陆速度。由于受降落伞的设计着陆速度限制,载人航天返回舱在陆地上的着陆速度一般为6-7m/s,而对无人返回舱可达10-14m/s。返回舱以这样大的着陆速度着陆时会在着陆瞬间产生很大的冲击,对舱内宇航员及仪器设备造成较大影响。

返回舱大底上远离落点位置达到应力峰值的时间相对落点位置有所滞后,同时落点处的应力值随着陆速度的变化较小,而距落点较远的位置则随着陆速度的变化幅度较大。

从加速度响应看,由于大底的缓冲作用,大梁上的加速度响应峰值大底上有明显减小,且加速度响应值在40-80Hz频率范围内较大。从冲击能量的分配情况可以看出,着陆地面是冲击能量吸收的主体,而大底则是返回舱上最主要的吸能部位,在返回舱的结构设计中应充分发挥大底的缓冲作用。

25米。神舟十四的返回舱直径大约是25米,按照圆的计算公式S=πr2计算,返回舱的面积大约是S=314+(125+125)≈772,这个面积大约是2个普通大小卫生间的面积。中国载人航天工程发射的第十四艘飞船,是中国空间站组合体之一。

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