“绿皮火车变高铁”！神十八回家路上，为何要绕圈？

撰文 | 李岩

11月4日01时24分，神舟十八号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功。

今年对中国航天人来说是一个特殊的年份，2024年系神舟一号成功发射25周年。政知见（微信ID：bqzhengzhiju）对多位航天领域专家进行专访，就航天器返回过程的科学问题进行解读。

为何在深夜？

此次神舟十八号飞船选择在月光暗淡的深夜着陆，给地面搜救工作带来了挑战。消息显示，东风着陆场的工作人员专门就此进行了严格的演练和准备。

事实上，此前我国载人飞船返回任务多数都选择在白天进行。此次缘何选择在挑战更大的深夜返回？航天器返回地球的时间窗口是怎么选定的？

中国空间科学学会理事、北京紫微宇通科技公司董事长张晓敏告诉政知见，和航天发射时一样，航天器的返回同样也要考虑时间窗口。理论上，航天器返回着陆的时间是可以设计、选择的，但考虑到航天员等待的时间和任务周期等因素，这个窗口期存在一定范围。

比如，航天器在返回前需要绕地飞行，过程中要不断调整轨道和姿态，以满足返回要求。但这个过程中，并非每一次的绕行都会经过着陆点上空，如果刻意选择白天降落的窗口期，航天器有可能需要额外绕行很多圈。

“此外，我国航天器返回技术雄厚，就返回降落本身，选择在白天或夜晚从技术层面来讲没有什么本质差别。夜晚返回带来的挑战主要还是体现在地面搜救难度增大。但我们搜救方面的技术和设备保障同样非常到位，加之着陆场的工作人员精心准备、演练和高度负责的态度，深夜搜救不成问题。”张晓敏说。

为何要绕圈？

中国载人航天工程办公室披露，神十八飞船依旧采用5圈（7.5小时）快速返回方案，飞船绕地飞行5圈后降落。

航天器返回地球前为何需要绕地飞行多圈？

航天领域相关专家向政知见打了个比方：“想象一下，你在湖岸边环湖奔跑，湖里有一艘快艇每隔一定时间从你身旁快速经过，你想精准跳到快艇上该怎么办？势必要预先估计好跳的时机，为了把握好跳的时机，你可能要环湖跑好几圈去寻找这个时机。”

航天器返回地球只有在特定时间窗口产生一条合适的运行轨道才可以降落，多次绕飞就是为了寻找这个合适的窗口，等待运行轨迹与着陆场相遇的降落时机出现，才能降落。

政知见梳理发现，神十三之后，中国载人飞船返回舱一直采用快速返回方案。然而在更早前，飞船返回前的绕行时间甚至超过20个小时。

张晓敏评价称，随着我国北斗、天链卫星等技术的发展，可以看到我们的载人飞船返回时所需的时间由长变短，越来越高效、精准。“绕地飞行时间缩短，意味着航天员回家的速度越来越快，相当于乘坐绿皮火车变成坐高铁回家。”

航天领域相关专家还表示，快速返回方案除了让航天员回家所需的时间缩短，在高密度发射任务下，还为航天器并行研制、发射提供保障，提升任务的安全性、灵活性和执行效率。

回家路上都经历了什么？

中国载人航天工程办公室指出，神十八飞船返回，经历制动离轨、自由滑行、再入大气层、开伞着陆等4个阶段。

就航天器返回地球几个重要阶段的特点，航天领域相关专家向政知见介绍——

制动离轨过程：航天器需要调整姿态，就像我们开车回家时先要把车头调整到回家的方向；

自由滑行过程：航天器受到地球引力作用呈滑行状态，并在返回大气层前做最后调整，以减少大气摩擦；

再入大气层过程：由于空气和航天器剧烈摩擦，航天器底部温度将高达上千摄氏度，不过由于航天器有隔热设置，其内部并不会受到高温影响；

开伞着陆过程：航天器下降到距离地面约10公里高度时，降落伞将依次打开。临近落地时，还会启动反推系统，确保把航天器的速度降低到安全平稳着陆的水平。

航天器再入大气层后会因高温导致表面形成等离子体，从而使得航天器进入通信信号中断的“黑障”阶段。媒体评价称，这个持续约几分钟的“黑障”阶段最为“惊心动魄”。

张晓敏表示：“工程技术团队针对航天器每个返回阶段都会做足充分的应急预案，‘黑障’导致通信受阻听起来惊险，但中国航天技术成熟、可靠，大家不需要担心。”