2022年4月16日淩晨00:44分，神舟十三号載人飛船與空間站天和核心艙成功分離，9:56分成功降落到地面，僅僅9個小時就完成了從天宮空間站到返回地球的整個旅程，實現了400千米的刺激降落，而上次的神舟十二号返回卻用了整整28個小時，那為何這次能夠提速這麼多呢？這到底有什麼意義？北鬥衛星導航又在裡面起到了什麼作用？

歡迎回家

國際空間站運行在傾角為51.6°、高度為397公裡的軌道上，大約是400千米左右；我國的天宮空間站預計軌道高度為400~450公裡，傾角42~43度，那為什麼大家都選擇這個高度呢？

1、省油很關鍵：我們當然可以選擇更高的軌道，但，很明顯，軌道越高，發射的難度就越高，每一次過去的燃料消耗也會更大，自然也就會造成更高的成本，所以在軌道選擇上，出于經濟考慮，我們肯定是希望軌道能夠在允許的範圍裡面盡可能的低。

2、那麼到底能夠有多低呢？實際就是要看哪個位置是安全的，從國際定義上來看，隻要越過了100千米高的卡門線，就相當于進入太空了，這裡向上基本就是宇宙真空環境了，但這裡并不安全。

大氣劃分

因為太陽風的存在，太陽一直在向地球發射高能粒子，為了保護地球的生态，地球本身的磁場會對抗這些高能粒子，于是導緻這一部分磁場範圍内，磁力變化非常的劇烈，這對于航天器而言是非常危險的，而這個高度大大概就是最高200千米左右，但考慮到這個磁場寬度其實會有所變化，所以400千米才是較為安全的位置。

磁場示意圖

所以這次的神舟十三号，就是需要從離開空間站開始，下降這400千米的高度，成功地返回地球。那麼400千米，開車也才4個小時不到，為什麼航天器的那麼快，返回時間卻需要長達20多個小時呢？

宇航器進入地球大氣層是一個非常複雜而且危險的過程，再入大氣層的過程就如同你把一塊瓦片扔到水裡面，這裡的速度和角度都非常的重要，如果速度太慢，角度太大了，那麼航天器就會得不到充分地減速，進入大氣以後速度急劇增加，落地時速度無法降低到安全的速度，造成機毀人亡的慘劇。

再入大氣

但如果速度太快，角度太小，那麼就如同打水漂一樣，航天器會在大氣層的表面受到力的作用，然而就會被彈出去，而這一旦是被彈出去了，想要再次回到地球就基本是不可能的，飄到茫茫太空去，基本也隻有毀滅的道路，所以航天器要想進入地球就必須找準角度和速度。

打水漂

其次地球這麼大，地形變化也一樣，高山平原，森林海洋，航天器要想落地，那麼就必須要精準地找到落地點才行，如果落到了海洋，甚至一些火山口，那就真的麻煩了。

另外航天器落地以後，宇航員的狀态是非常差的，需要人員進行及時的救治，并且他們也沒有食物等方面的充分補給，因此，我們需要我們的神舟飛船，必須準确的落在預計的着陸場上，接受地面人員的檢查和幫助。不要看着陸場1萬多平方公裡，但是相對于整個地球的面積而言，可以說就是餅上面的一粒芝麻而已。要準确落在指定位置，很難。

相對于地球隻像一顆芝麻

所以，以往的飛船之所以需要花費20多個小時的時間才能完成落地的過程，其實主要就是在繞着地球轉圈，等待合适的時機，包括地面附近的天氣，軌道速度的大小，軌道位置的變化等等。就如同大家投籃一樣，長時間的瞄準就是為了最後投出的準确度。

根據前面的經驗，航天器的返回艙和軌道艙分離之後，推進艙就會推動返回艙繼續繞地球飛行，這個過程一般需要繞地球飛行10多圈，而每圈需要大概1.5個小時，等待出現返回窗口之後，推進艙發動機再次點火，推動着飛船從約400千米的高度降至離地面約145公裡的高度，這個時候返回艙會和推進艙進行分離工作。

返回艙分離

分離後的推進艙會墜進大氣層焚毀，而返回艙則在距地面約100公裡的位置正式再入大氣層，而這個時候的飛船将面臨整個過程最惡劣的階段，飛船會與空氣劇烈摩擦，瞬間産生上千攝氏度的高溫，并進入黑障區，飛船會與地面指控中心雙向失聯。

黑障

這個飛行的過程一般持續幾分鐘左右，而經過大氣層的摩擦減速，飛船的速度會從每秒7.9公裡降到每秒200米以下，最終在距地面大約10公裡的地方，返回艙上的降落傘會打開，再一次降低飛船的速度，使其速度降到每秒3.5米左右，最終在距地面大約一米左右的高度，返回艙會啟動反推發動機并使其平穩降落在地表。

飛船降落傘

所以從制動到進入大氣層再到落地，這個過程，其實我們并沒有辦法去減少時間，因此，要想快速返回，那麼很明顯就是要減少在太空繞地球轉圈的時間了。

比如神舟十二号飛船從接受返航指令起到降落地球，整整耗費了近28個小時，但其實，飛船從點火制動到順利抵達地球表面最多隻用了1個小時左右，基本上時間都用在尋找合适的進入大氣的窗口上了，神舟十二号為了找到這個窗口，整整繞地球飛行了18圈，那麼這一次的神舟十三号為什麼又這麼快呢？

地面位置投影變化

1、三頭六臂我神十三！

從脫離空間站到落地，飛船要進行大量的操作，而且每一步操作的順序都不能改變，每一步操作都必須達到預計的程度才能夠保證航天器的精準返回，而這一次因為經驗越來越豐富，我們的神舟十三号将過去的一件一件做事情，改成了同時做多件事情。

通過對程序和過程之間的關系的梳理，我們的科研人員将神舟十三号的返回動作進行了分組，可以讓神舟十三号如同三頭六臂一樣，同時進行多項動作，而不是等待一項動作完成以後再進行第二項，甚至于組合體還在停靠期間的時候，飛船就已經在進行一些返回的準備工作了。同時每一項動作之間的間隔時間被我們壓縮了下來，可以更快地完成一個個動作！這也是神州十三号能夠快速返回的重要原因。

對接

2、北鬥衛星來幫忙

其實從上面的過程我們就可以看出來，要想盡快的落地，最重要的就是提前計算，大量的計算，找到最合适的脫離時間，變軌時間，入軌時間，而這樣的計算就必須要是對航天器的位置以及當地的各項大氣擾動情況，都了如指掌。

另外需要對航天器下降過程進行實時的準确的追蹤，以便及時的調整方案，制定新的着陸位置。而這個過程中個人認為北鬥可能在裡面起到了很大的作用，它可以幫助我們盡快的定位飛行器的位置，更快的進行地面和飛行器之間的通信數據連接，以及信息的傳遞，使得我們可以更加準确的找到着落的位置。

不知道大家有沒有想過我們為什麼要追求快速着陸？實際上這一點非常的重要，特别是對我們的航天員而言，要知道在着陸之前他們已經在太空生存了183天，在這種情況下，他們的身體實際上是受到了很大的影響的，而在落地的減速再入大氣的高溫等都會對他們身體造成另外一次的影響。

另外大家應該看到過着陸倉吧，面積不大，準确地說是很小。三位宇航員待在同一個着陸艙裡面，而且這裡面還有大量的實驗設備，或者需要從太空帶回來的東西，其實宇航員的活動空間非常的狹小，而且因為再入大氣是在找再入的點，沒有誰能夠知道什麼時候會出現那個合适的再入點，所以為了保證能夠在第一時間再入大氣，我們的宇航員必須做好全部的準備，穿好宇航服坐在準備好的座椅上，并且系好安全帶。相當于基本上就處在一動不動的狀态。

王亞平順利出艙

想想，如果按照之前的持續20多個小時的轉圈，那就代表宇航員要這樣子維持20多個小時，進食飲水排洩都是非常困難的，甚至可以說，基本上這些都是不能進行的。這個過程宇航員是非常難受的，而通過這一次的再入技術，宇航員在太空被束縛着的時間隻有原來的1/3, 這樣子的話對宇航員的身體和心理都會有巨大的好處。

快速落地技術，這代表我們對宇航技術的更高高度的理解，控制能力，遙測能力的上升，同時也代表我們更加人性化！

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