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去时6.5小时,回来28.5小时!神舟十二号时间浪费在哪了?

神舟十二号从第一天8点56分与空间站分离,再到第二天中午13点34分稳稳精准着陆于东风着陆场,共历时约28小时。

有些网友发出疑问:长征二号运载火箭送神舟十二号飞船到空间站完成自主对接,仅用了6.5小时。离开地球需要克服重力缓慢加速爬升,像是爬楼梯,从空间站回地球则像是从楼上自由下落,返程更快为什么反而要多花20多个小时?

解锁新技能,为神舟十三号做准备

实际上神舟十二号与空间站分离后并没有直接执行返回程序。太空出差三人组离开天和号核心舱前也并没有像住酒店一样开门就走,他们还进行了“清理工作”。例如:整理空间站相关数据资料,对空间站进行一些设置以及清点、整理剩余物资,并将要扔的垃圾带到了神舟十二号飞船上。做这一切都是为了让将要到来的神舟十三号组员,有一个舒适、稳定的太空生活环境。

(离开前,倒垃圾)

这次三人组在空间站驻留了三个月,而神舟十三号组员将要驻留半年。除了大扫除,神舟十二号分离后,还把神舟十三号将要对接的流程试了一遍,因此在太空中多耽误了一些时间。

关于太空中不同舱段的对接,我们以往的经验都是水平前后对接。神舟十二号飞船与天和号核心舱对接时就是先逐渐接近天和号,然后神舟十二号的前端顶向天和号核心舱的后端接口,进行水平对接。这个过程只需要控制两个航天器的相对速度以及接口是否对准。

(径向交会对接)

不过,神舟十三号就没有那么简单了,我国将首次采用载人垂直对接,称之为径向交会对接。径向交会对接不仅要让神舟十三号追上空间站并保持同速同向飞行,还需要控制两个航天器垂直方向上的速度,复杂程度与对接难度都大大增加。

我国航天除了“牛”,还有一点就是“稳”,这离不开我国逮着个机会就会做实验。神舟十二号要返回地球必然要经历制动减速阶段才能落回地面,而飞船减速的动力来源于推进器反向推进。因此神舟十二号想要返回地球就需要调整姿态,进行180度旋转,把推进器调到前面。

(省略了径向交会对接)

然而这次神舟十二号分离后并没有选择直接翻转,而是选择绕空间站半圈,通过绕飞完成头尾调头。如此大费周章是为了在绕飞四分之一圈(在空间站正下方)时借机进行“径向交会对接”实验。神舟十二号在空间站下方接口200米处,逐渐靠近到距离19米,就差与接口对接了才停止动作,并保持该位置长达90秒,确认了所有敏感元件以及控制系统完全正常后才继续绕飞到空间站前端。这次实验间接验证了神舟十三号飞船将来进行径向交会对接毫无问题。

多花的时间

绕飞与径向交会对接实验,用掉了神舟十二号4.5小时。虽然得到了一个实验机会,但返回难度以及返回时间增加了。因为在这过程中飞船的姿态与轨道都发生了变动,而原本空间站返回的难度就更大,因为空间站返回高度与此前载人飞船升空直接返回的轨道高度不同。

为此神舟十二号需要继续绕轨两周来重新测定轨道高度,这又花去了3个小时(一周1.5小时)。也就是说大约在9点分离,但完成最终的轨道测定后已经大约16点半了。

神舟十二号返回需要在光照条件较好的时间进行,东风着陆场为面积两万平方公里的广袤沙漠,搜救难度本来就大,夜晚能见度低更不适合着陆,再加上各个遥测站监测、地面人员休息时间以及飞船需要进行姿态调整等原因,神舟十二号还需要继续在轨道上运行十几圈等到第二天中午的最佳着陆时间窗口。在这个过程中,神舟十二号(轨道舱、推进舱,返回舱组合体)始终在保持在390多公里的高度的轨道上,在某种程度上还未进入返回程序。这就像你虽然走出家门,但始终在门口徘徊。

神舟十二号真正返航时间其实是在中午12点43分,进行第一次姿态调整轨道器与返回舱舱分离,再第二次进行姿态调整准备进入返回轨道。姿态调整就像调整汽车的车头,对准回家的路,然后推进舱反向推进,进行减速制动,让地球引力所捕获进入返回轨道,最后推进舱与返回舱分离,返回舱载着三位航天员于13点34分在地面着陆,整个返回过程仅用了51分钟。

因此,神舟十二号是为了解锁神舟十三号的径向交会对接技能,所以拖了约28小时,而非返回时间需要28个小时。