神舟十五号落点精度有多高?1580米!控制落点究竟有多难?

目前,神舟十五号返回舱已经在东风着陆场成功着陆,地面搜救人员顺利打开舱门,三位航天员费俊龙、邓清明、张陆都已出舱,他们都是感觉良好。为期186天的太空任务结束了,神舟十五号乘组圆满地完成了各项任务。

神舟十五号返回舱各个阶段几乎都是表现完美,发射时的入轨精度很高,可以实现与空间站的快速对接。神舟十五号返回时,轨道和落点都被精确预报,让神舟十五号实现了快速返回,并且准确降落在预定着陆区域。这一切都离不开我国北斗全球卫星导航系统的辅助。

根据第一次预报落点和实际落点的坐标测算,两者误差为1580米。这个精度已经相当高,可以说几乎是命中十环靶心。从上百公里高的太空中,神舟十五号载人飞船以每秒数公里的速度高速返回,要精准控制落点的难度其实非常大。

神舟十五号载人飞船撤离空间站时,当时的轨道高度为399公里,轨道速度约为每秒7.7公里。神舟十五号绕着地球飞了5圈,轨道高度降到380公里,此时东风着陆场正好位于飞船的轨道平面上,飞船可以准备返回地球。

神舟十五号先进行姿态调整,然后启动反推火箭进行减速,脱离原来的轨道。随后关闭制动发动机,飞船进入无动力飘落状态。此时,飞船并不是沿着弹道式轨道返回,因为这种返回方式会对航天员造成很大的冲击,飞船像炮弹一样沿着十分陡峭的轨迹再入大气层,将会产生高达10G的过载,而且飞船还会大幅度偏离预定着陆点。

自国际空间站运行以来,俄罗斯的联盟号载人飞船曾3次出现弹道式轨道返回的情况,飞船高速再入大气层,导致落点无法控制,飞船的实际着陆点与预定着陆点偏离了三四百公里,并且还导致飞船与地面飞行控制中心失去联系,好在飞船终都被搜救回来。

为了避免弹道式返回,神舟十五号在无动力滑行时,利用调姿发动机不断进行姿态调整,让飞船在极为稀薄的大气中也能产生一定的升力,使得返回轨道比较平缓。再通过北斗导航卫星的精确定位,可以对神舟十五号进行高精度的预测制导,使飞船沿着可控的路径再入大气层,对着理论瞄准点返回地球。

在无动力滑行大约6分钟后,地面飞控中心给出了飞船的第一次落点预报:东经100°04′58″,北纬41°37′54″。这个预报落点与理论瞄准点非常接近,表明飞船正在沿着预定路径返回。

等到轨道高度降至145公里时,推进舱分离,返回舱的姿态角调整为1.6度,然后开始再入大气层。此时,地面飞控中心给出了返回舱的第二次落点预报:东经100°05′00″,北纬41°37′54″。第二次预报落点与第一次非常近,同时也很接近理论瞄准点。

在80公里至40公里的高度,高速飞行的返回舱与大气层发生剧烈的相互作用,使舱外温度升高到千度。返回舱被高温等离子体包裹住,导致短暂的无线电通信失联,这就是返回阶段为危险的黑障区。

当高度下降到10公里时,返回舱依次打开降落伞。随后,地面飞控中心发出返回舱的第三次落点预报:东经100°05′04″,北纬41°37′55″。这次预报落点仍接近于理论瞄准点。

开伞后,返回舱进一步减速,同时也在低空风的作用下,返回舱出现轻微的摇摆和打转。在着陆之前一分钟左右,地面飞控中心发出的第四次落点预报:东经100°04′39″,北纬41°37′59″。这次预报落点也是在理论瞄准点附近。

后,返回舱距离地面1米时,启动4台反推发动机,成功在地面软着陆。终实地测量的返回舱落点坐标为:东经100°03′52″,北纬41°38′07″。通过测算,返回舱实际落点与第一次预报落点相距1580米,与第二次预报落点相距1620米,与第三次预报落点相距1700米,与第四次预报落点相距1110米。

之所以落点预报很难完全精确,是因为返回舱随着降落伞减速时,低空风会对返回舱的下落造成很大影响,所以风力大小关乎到落点偏差。但总得来说,这样的误差还是非常小的,神舟十五号返回舱沿着既定路线返回,准确命中预定着陆区域。

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