神舟十三号返回用了“快速返回”技術，整個返回過程僅用了9小時。有些小夥伴發出疑問：

空間站高度大約400千米，用時9小時平均下來相當于以45公裡/小時的速度下降高度，小汽車一腳油都比這快，為什麼還被稱為“快速返回”？

實際上，飛船返回并非從天上直接往下落，還需要繞着地球轉圈圈。相對于神舟十二号返回用時28小時，神舟十三号縮減了大約三分之二的時間，因此被稱為“快速返回”。

那麼神舟飛船為何要在轉圈後返回？“快速返回”有何奧秘？

快速返回技術=轉圈少

飛船下降之前繞着地球轉圈圈，每轉一圈用時約1.5小時。

神舟12号：用時約28小時，返回前繞地球飛行十多圈，從停止轉圈至落地用時約51分鐘。

神舟13号：用時約9小時，返回前繞地球飛行僅5圈，從停止轉圈至落地用時約49分鐘。

（多說一句：神舟十二号其實采用的是11圈返回技術，返回前進行了“徑向交會實驗”，對軌道位置與姿态有所影響，所以多轉了幾圈進行姿态調整。）

對比神舟12号與神舟13号可以發現，它們停止繞圈後，從400公裡高度到最終安全落地所用時間基本上都在50分鐘上下。神舟十二号整體用時更多是因為下降前轉的圈數更多。換句話說，快速返回技術指的不是降落速度更快，而是轉的圈數更少。

那麼飛船返回前為什麼都要轉圈圈？轉幾圈由什麼決定?

為什麼需要轉圈圈？

想象一下這樣一個場景：

你在岸邊奔跑，有一艘快艇每隔一段時間就會從你眼前飛奔而過。你想要精準地跳到快艇上就需要把握好跳向快艇的時機，跳早了或者跳晚了都會落入水中。神舟飛船返回地球也是一樣的道理。

繞着地球轉的飛船就像是在岸邊奔跑的人。地球上既定的着陸場（上圖閃爍的紅點）随着地球自轉而移動就像是移動的快艇。飛船隻有在合适的時間滑出一條完全的曲線才可以穩穩落在着陸場。

在北京飛控中心大屏上經常能看到一張巨大的“世界地圖”，這張圖也叫“飛船運行軌迹圖”。紅色曲線是神舟十三号實時運行軌迹，綠色曲線是計算機預測出來的下一圈軌道的軌迹。

軌道預測的原理來源于飛船的各項參數，還有地球的自轉狀态等等。

簡單來說：神舟飛船由西南向東北方向繞地球轉圈，在地圖上飛行軌迹呈現為“S曲線”。

此外，由于地球自轉自西向東，所以飛船每一圈的軌迹就會向相反方向移動，即每一圈的曲線自東向西移動（如上圖①至④為飛船飛行四圈的軌迹）。

假設飛船與空間站分離後，通過軌迹預測第6圈的飛行軌迹會與地圖上的“東風着陸點”相交（綠色曲線）。這表明飛船飛第6圈會從着陸場上空經過。如果在第六圈減速降落就能落入着陸場。

（神舟十三号返回時間窗口：最高點89°幾乎在着陸場正上方）

因此，飛船飛完五圈，執行第六圈的過程中，在離東風着陸場還有大半個圓弧（留出足夠的降落角度）的情況下，便可以通過減速變軌，逐漸降低軌道高度，穩穩降落至既定地點。

綜上所述：為了降落在着陸場，飛船在降落前需要轉幾圈調整軌道位置，等待運行軌迹與着陸場相遇的降落時機出現。因此飛船需要先轉圈，不能直接降落。

那麼問題來了，為什麼神舟十二号要轉十幾圈，神舟十三号隻轉5圈？

隻要夠快地球也抓不住你

雖然飛船返回的過程類似于“人跳上快艇”，但要遠遠複雜得多。人到快艇上是通過“跳躍”，飛船降落則是通過減速。

想象一下，同樣是在地球上扔标槍，你和奧運冠軍出手的一瞬間本質差别是什麼？

由于地球存在引力，因此你扔到天上的标槍都會往下落（如圖A）。除了出手角度，奧運冠軍的标槍飛得更遠是因為标槍脫手後速度更快，因此可以在落地前移動距離可以更遠（如圖B）。

牛頓發現如果物體的速度足夠快，那就能在落地前飛出地球，然後繞着地球轉（如圖C）。

圖C中，物體繞着地球轉的速度稱之為第一宇宙速度，也叫“環繞速度”，速度大小為每秒7.9千米。

飛船或空間站通過運載火箭與推進器不斷加速，速度接近“環繞速度”，所以它們始終繞着地球轉而不會掉下來。與之相反，如果飛船想要從天上下來就需要進行減速。

如何減速降落？

神舟飛船分為3個三個艙段。

軌道艙：與空間站連接的艙段，返回時可以将飛船上的垃圾放入其中，與飛船分離後會墜入大氣層燒毀。

返回艙：航天員就坐在這裡面再入大氣返回地球。

推進艙：帶“翅膀”的部分，為飛船減速提供動力，分離後會在大氣層燒毀。

首先神舟十三号飛船與空間站解鎖，通過飛船上的推進器輕輕反推，飛船逐漸降至離徑向接口19米處停泊，完成分離。

然後飛船移動至距離空間站200米處。接下來旋轉90度，由豎向轉為橫向正飛的姿态，在軌道飛行五圈。第六圈接近軌道返回區域時，進行調姿。

第一次調姿：飛船水平旋轉90度後，然後軌道艙與返回艙進行分離，即“軌返分離”。

第二次調姿：再次水平旋轉90度，完成頭尾互調，呈現為倒飛姿态，同時調整俯仰角，準備進入返回軌道。

制動離軌：推進艙發動機點火，開始減速制動，離開原繞地軌道，進入返回軌道，高度逐漸下降。

“推返”分離：高度降至145公裡左右，推進艙與返回艙分離。

再入大氣：随着高度的降低，空氣密度逐漸增減，調整返回艙攻入大氣層姿态與角度，同時也讓“防熱大底”朝下，伴随着熊熊火焰繼續降低高度。

最後，開傘、抛防熱大底、反推、落地。

快速返回技術的奧秘

根據返回過程可知，返回要經過一系列的調姿、調角、分離、反推。實際上，這僅僅隻是表面，其中涵蓋了大量複雜的計算以及參數設定、校準、修正，還有軌道測定、飛行計劃制定等等，整個過程極為複雜。

在以往的載人飛行任務中，為了防止出錯，地面控制人員都是在飛船與空間站分離後，讓飛船一圈圈地飛行，然後根據飛船實時狀态進行測定軌、計算各項控制參數，制定飛行計劃。等計劃制定完了，飛船已經飛了好幾圈。然後還要等待軌道的軌迹與着陸點相交，因此飛船常常轉上十幾圈。

神舟十三号僅飛五圈是因為采用了“精準的軌道預報技術”。計算機直接利用分離前的軌道數據，疊加各種幹擾因素，精準預測飛船分離後的軌道數據。然後利用預測的數據計算飛行控制參數，制定飛行計劃。

換句話說：神舟十三号基于“精準的軌道預報”，在分離之前就已經做完了返回的準備工作，大大減少了等待時間。分離後返回軌迹出現就可以直接按照計劃返回。

其次，神舟十三号加快了返回的節奏。在以往的返回任務中，為了求穩，返回前的軌道修正、參數校準等動作都是嚴格按照一定順序進行的。一些關鍵性動作甚至以圈為單位執行。因此一套動作打下來飛船又繞了幾圈。

如今地面控制人員有了前期多次任務的經驗，已經成了“老司機”，很多動作可以直接壓縮在一圈執行，大大減少飛船在軌飛行圈數。這說明了我國的航天技術越來越強！（完）#歡迎神舟十三号乘組回家##神舟十三号快速返回僅需幾個小時##神舟十三号快速返回僅需幾個小時#

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