1米高精度推力反向着陆！神舟十三号是怎么做到的？美国为什么不用它？

2022年4月16日上午十点左右，万众瞩目的神舟十三号飞船成功降落在东风着陆场。三名航天员顺利返回地面，任务圆满完成。 “01号感觉不错，02号感觉不错，03号感觉不错。”航天员铿锵有力的声音，让全国人民为祖国感到欣慰和自豪。

神舟十三号航天员成功出舱

不知道大家在看神舟十三号着陆视频的时候有没有注意到这样的现象。离地面很近的时候往往会发生巨大的火灾，然后飞船就会顺利降落在地面上。 这不是意外，但航天器正在执行反向推力着陆。这一次，我们的神舟十三号飞船在距地面1米处实现了高精度的推力反向着陆。你是怎么做到的？

飞船返回过程

首先，我们来看看飞船的返回过程。一般来说，航天器的返回会经历四个阶段：刹车减速阶段、大气层外自由滑翔阶段、再入阶段和回收着陆阶段。我们要讲的精确反推力着陆发生在最后一个阶段——回收着陆阶段。

载人飞船将在距离地面约100公里时进入大气层。这时，载人飞船的返回舱会强烈压缩前面的空气，导致温度急剧上升。此时的飞船，就像是一条流星划过太空，所以对飞船的材料要求非常高。如果某一方面不到位，很可能会影响返回舱宇航员的安全。

1971年，前苏联“联盟11号飞船”返回过程中，返回舱的压力阀在重新进入大气层时受到震动，导致舱内快速减压，最后三宇航员在 40 秒内被分开。死亡让世界悲痛。

联盟 11 号飞船的三名宇航员

因此，科学家们必须在确保航天器和宇航员安全的前提下，探索合适的着陆方式。中国科学家经过多年探索，确定了最适合我国的着陆方式——反推力着陆。

准备精确反推力着陆---降落伞减速

在精确推力反向器之前，还有一个必不可少的步骤，就是在离地面十公里左右的地方打开主降落伞，以达到降低飞船速度的目的。

那为什么不直接用降落伞将飞船减速到地面呢？因为这种方法有非常明显的缺点，单靠这种方法是不可能让飞船安全着陆的。

首先，飞船从大气层进入地球的速度是如此之快，如果要完全依靠降落伞完成降落，就需要一个非常大的降落伞。但如果降落伞太大，无疑会增加重量和体积，让飞船的设计难度加大。

巨大的降落伞

另外，即使我们设计了一个巨大的降落伞，也很难减速到很低。以我国神舟十三号飞船的降落伞为例。这个降落伞是目前世界上最大的降落伞，面积12000平方米，大约有两个足球场那么大。但是，它最多可以将飞船的速度降低到每秒8-10米，然后就没有办法再减速了，而以这个速度着陆，就相当于让宇航员坐在摩托车上撞到了直接挂墙，显然不够安全。

最后，这种方法也很冒险，因为风等环境因素很难控制。如果飞船带着降落伞飞过某个城市，事情就很困难了。

反向推进器

由于仅靠降落伞无法实现安全着陆，今天就轮到我们的主角——反推力装置。反推力发动机可以在10秒内快速点火启动，给返回舱一个巨大的反方向力，从而在极短的时间内降低飞船的速度。

推力反向器的工作原理

我国神舟十三号使用的反推力装置有多大威力？神舟十三号飞船共有4个推力反向器，它们同时发挥作用，给返回舱一个十吨左右的力！有了这个力，返回舱的速度可以在短时间内降低到每秒两米左右，加上坐垫座椅等的保护，可以保证宇航员的安全。

宇宙飞船返回舱

如何控制着陆高度

中国科学家经过数千次计算和实验，最终确定了“1米”的高度作为反推力着陆点的着火点。那么，我们如何实现这种“准确度”呢？

在一些传统的飞行装置中，大气压用于计算高度。简单地说，不同海拔高度的气压是不同的。我们只需要提前根据公式计算离地面1米处的大气压并记录下来，然后在返回舱内安装气压计，当气压达到记录值时开始点火。这种方法听上去很合理，毕竟飞机等飞行设备都是用这种方法来计算高度的。然而，航天器对精度要求极高，这种方法误差太大，不可行。

因此，我们使用了一种名为 %u3B3 射线高度计的设备。该装置含有放射性物质，向地面发射 %u3B3 光子，当光子到达地面时，它们被反射回来并被探测器接收。在离地面较远的地方，反射回来的光子数量非常少。在距离地面约 1 米处，反射光子的数量急剧增加。因此，通过测量反射回来的光子数量，可以准确测量高度。

%u3B3射线高度计的工作原理

通过反推力器和%u3B3射线高度计，我们可以真正实现1米高空的精确反推力。这些“黑科技”充分保证了我们三位航天英雄平安回到祖国的怀抱。

为什么美国不使用这项技术？

这项技术的安全性已经得到充分证明。然而，世界上另一个航天强国美国，却从来没有采用过这样的着陆方式。为什么？

原来，美国的宇宙飞船返回地球时，往往会选择在海上着陆。海水提供了足够的缓冲飞机降落时发动机反推，不再需要推力反向器。

这种着陆方式有利有弊。一是节省了反推力发动机的设计和制造成本；其次，地球70%的面积是海洋，海平面很宽，所以对精度的要求比较低。而它的劣势也很明显。一旦发生事故，在茫茫大海中进行搜救是很困难的。

美国之所以采用这种方式飞机降落时发动机反推，与其强大的海军实力是分不开的。美国海军基地遍布全球，具有强大的搜救能力。即使发生事故，也能立即进行搜救。因此，这种落地方式非常适合美国国情。

因此，究竟是降落在海洋还是内陆更好，尚无定论。只要能保证航天员的安全，就值得称道。当然，在保证安全的前提下，还要不断探索更经济、更精细、符合国情的落地方式，不断探索未知空间。

参考资料：

【1】中国青年报沉十三今日回归！最新直播画面即将到来 2022-04-16

【2】万维网神舟十三号即将返回，搜救队准备迎接航天员回家2022-04-15