本文转自:北京科技报4月16日|神舟十三号成功返回!此次“回家”为何这么快?( 二 )


而在快速交会对接方案中 , 飞船与空间站的位置由北斗卫星导航系统确定 , 飞船上的计算机根据这些数据 , 确定飞船加速的最佳方案 , 因此使交会对接的时间大大缩短 。 返回过程与交会对接过程也有相似的地方 。
空间交会的目标是位于轨道上的空间站 , 而返回也有一个明确的目标 , 那就是飞船着陆场 。 着陆场在地球上的位置是固定的 , 但地球是不断自转的 , 所以在飞船上看 , 这也是一个运动目标 。 在具体介绍快速返回前 , 我们先介绍两个概念:载入走廊与载入窗口 。
1.再入走廊飞船减速的大小和方向是很有讲究的 。 如果减速幅度小 , 方向又不合适 , 飞船就不能进入大气层 。 相反 , 如果减速过大 , 速度方向与水平方向的夹角过大 , 则会导致返回舱的过载加速度太大 。 因此 , 正确的返回路径存在一个范围 , 称为“再入走廊” 。
2.再入窗口返回舱在确定的轨道上减速进入大气层的时间范围 。 再入窗口的确定涉及两个因素 。 首先是特殊的轨道 , 对这个轨道的要求是轨道的星下点轨迹通过着陆场 。 所谓星下点轨迹是指 , 航天器轨道按飞行方向分可分为顺行轨道(与地球自转方向相同)、逆行轨道(与地球自转方向相反)、赤道轨道(在赤道上空绕地球飞行)和极轨道(经过地球南北极上空) 。 航天器飞行时 , 在地球表面投影点的连线称为星下点轨迹 。 人们用星下点轨迹来表示航天?器?在地球上空的飞行路线 , 星?下点?所达到的最大纬度等于轨道面和地球的赤道面的之间夹角(轨道倾角) 。
本文转自:北京科技报4月16日|神舟十三号成功返回!此次“回家”为何这么快?
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▲神舟飞船的星下点轨迹 , ?途中?绿色区域为东风着陆场成功着陆(图片来源/中国载人航天微信公号)
一个轨道的长度大约是4万公里 , 返回舱在哪个位置开始减速呢?这需要仔细地计算 , 根据以往的情况 , 返回舱大概需要飞行1.5万公里 。 返回舱在这个特殊轨道、特殊位置开始减速的时间范围就是我们所说的载入窗口 。 这个窗口一旦确定 , 返回舱到达着陆场的时间其实不长 。 参照神舟12号的情况 , 从轨返分离到安全着陆 , 所用时间只有50分钟 。 以往飞船返回地面往往要用一天多的时间 。 绕行那么多圈 , 花那么多时间 , 返回舱无非就是在寻找一个合适的位置和角度脱离绕地轨道 , 然后返回地球 。 现在 , 我们借助于北斗卫星导航系统 , 确定这个窗口是非常容易 。