2025年4月24日，神舟二十號(hào)成功發(fā)射，按照計(jì)劃，神舟十九號(hào)乘組與神舟二十號(hào)乘組完成交接后，將于4月29日在東風(fēng)著陸場(chǎng)著陸。
盡管此次降落已經(jīng)做好了萬(wàn)全的準(zhǔn)備，但三名航天員在返回過(guò)程中，還是會(huì)經(jīng)歷一段驚心動(dòng)魄的過(guò)程，被稱(chēng)為“黑障區(qū)失聯(lián)”。
那么，你知道在這個(gè)過(guò)程中，航天員們會(huì)經(jīng)歷什么嗎？
驚險(xiǎn)的返回過(guò)程
神舟二十號(hào)發(fā)射后，在距離地球約400公里的天宮空間站內(nèi)，神舟十九號(hào)乘組三名航天員也立馬做好了迎接工作，只見(jiàn)空間站內(nèi)已經(jīng)張貼上了“歡迎隊(duì)友”四個(gè)大字。
4月27日，神舟十九號(hào)乘組和神舟二十號(hào)乘組正式完成交接，空間站的鑰匙也被接力到了神舟二十號(hào)乘組手中。
截止到當(dāng)日，神舟十九號(hào)乘組已經(jīng)完成了全部的在軌任務(wù)，回顧他們?cè)诳臻g站的這半年時(shí)間，一共完成了三次出艙活動(dòng)和六次載荷出艙任務(wù)，其9個(gè)小時(shí)的出艙時(shí)長(zhǎng)更是打破了世界紀(jì)錄。
目前，神舟十九號(hào)乘組正在等待返回中，按照計(jì)劃，神舟十九號(hào)飛船會(huì)采用“五圈快速返回方案”，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷分離撤離、返回制動(dòng)、自由滑行、再入大氣層、開(kāi)傘著陸等等幾個(gè)階段。
以目前成熟的返回技術(shù)來(lái)看，整個(gè)過(guò)程大約會(huì)持續(xù)50分鐘左右，也就差不多一頓飯的功夫，這么短的返回時(shí)間，哪怕是美國(guó)航天都很難做到。
而在這個(gè)過(guò)程中，最恐怖的區(qū)域就是“黑障區(qū)”了，黑障區(qū)一般出現(xiàn)在距離地球約35千米到80千米的大氣層間。
當(dāng)飛船以很快的速度路過(guò)大氣層時(shí)，會(huì)讓前端形成一個(gè)非常強(qiáng)的激波，高速飛行的動(dòng)能大量轉(zhuǎn)化為熱能，艙外殼的溫度甚至可以高達(dá)2000攝氏度。
在這樣的高溫壓迫中，飛船的船體很有可能出現(xiàn)框架變形等情況，嚴(yán)重的話(huà)甚至?xí)苯訅嫐А?/p>
而且，飛船在抵達(dá)一定的高度后，還會(huì)讓通信網(wǎng)絡(luò)完全中斷，地面雷達(dá)無(wú)法對(duì)飛船進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。
這是因?yàn)楦邷貢?huì)讓飛船周?chē)目諝怆婋x形成等離子體，可以對(duì)電磁波實(shí)現(xiàn)直接屏蔽。
在這種情況下，飛船就會(huì)“原地失聯(lián)”，如果地面一直無(wú)法接收其信號(hào)的話(huà)，就無(wú)法對(duì)飛船的降落進(jìn)行引導(dǎo)，很容易出現(xiàn)意外情況。
不過(guò)隨著飛船下降高度的降低，這種失聯(lián)情況也會(huì)隨之消失，但黑障區(qū)一直是航天科研人員的“心頭病”，畢竟在這個(gè)區(qū)域中根本無(wú)法保證航天員的人身安全。
中國(guó)的解決辦法
從上個(gè)世紀(jì)50年代開(kāi)始，世界各個(gè)航天大國(guó)就開(kāi)始了對(duì)“黑障區(qū)”的研究，為了能消除黑障區(qū)對(duì)飛船的巨大影響，有的國(guó)家設(shè)計(jì)了一款新型材料，將其噴灑在飛船上，可以降低等離子體帶來(lái)的影響。
而有的國(guó)家則改良通信方法和設(shè)備，將天線(xiàn)安裝在等離子鞘比較薄弱的位置，以此來(lái)提高信號(hào)的頻率和功率。
但是這兩種辦法都是治標(biāo)不治本，根本無(wú)法完全解決黑障區(qū)問(wèn)題，當(dāng)然也有國(guó)家想用毫米波或者是激光穿透等離子電磁波屏蔽層。
毫米波通信雖然可以通過(guò)多頻段切換適應(yīng)黑障區(qū)不同階段的干擾強(qiáng)度，但也有一定的劣勢(shì)，需要解決大氣衰落和天線(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，同時(shí)還需要兼容的設(shè)備。
而激光穿透雖然抗干擾強(qiáng)，中繼衛(wèi)星也可以接收激光信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)到地面站，但高溫環(huán)境會(huì)在一定程度上影響光學(xué)器件的穩(wěn)定性。
所以，在之前已知的辦法中，沒(méi)有一個(gè)方案可以做到對(duì)黑障區(qū)的徹底擺脫，直到中國(guó)航天出手。
神舟十五號(hào)載人飛船的返回過(guò)程中，中國(guó)航天團(tuán)隊(duì)第一次實(shí)現(xiàn)了對(duì)穿越黑障區(qū)的穩(wěn)定跟蹤，他們以雷達(dá)+光學(xué)為總體思路，優(yōu)化了黑障區(qū)雷達(dá)的跟蹤方案，同時(shí)完善了多云天氣下光學(xué)跟蹤的策略。
有了這種聯(lián)合方案的托底，神舟十五號(hào)載人飛船在返回時(shí)，從開(kāi)始到結(jié)束，地面都可以精準(zhǔn)捕捉到返回艙的高清圖像，并通過(guò)通信設(shè)備第一時(shí)間傳送到北京飛行控制中心。
“發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，跟蹤正?！?/strong>是酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心測(cè)控區(qū)最常出現(xiàn)的一句話(huà)，而這一句話(huà)帶來(lái)的是更多的安全感。
其實(shí)從神舟一號(hào)開(kāi)始，哪怕是無(wú)人飛船執(zhí)行任務(wù)，中國(guó)航天的科研團(tuán)隊(duì)都在攻堅(jiān)黑障區(qū)跟蹤技術(shù)，經(jīng)過(guò)一代代人測(cè)控人的努力，才有了如今完善的黑障區(qū)穩(wěn)定跟蹤飛船的能力。
當(dāng)然，整個(gè)飛船的降落過(guò)程，除了有測(cè)控區(qū)的功勞外，其他地面人員也功不可沒(méi)。
強(qiáng)大的地面后勤
雖然說(shuō)神舟十九號(hào)飛船是在4月29日降落，但著陸場(chǎng)區(qū)的所有搜救力量早就開(kāi)始了全系統(tǒng)的的綜合演練。
地面搜救力量指揮車(chē)、處置車(chē)、搜索車(chē)、醫(yī)監(jiān)醫(yī)救車(chē)等近百臺(tái)車(chē)輛也在待命點(diǎn)集合，同時(shí)空中也安排了5架直升機(jī)，一旦返回艙降落，他們就能精準(zhǔn)快速的抵達(dá)返回艙周?chē)?/p>
而且，此次神舟十九號(hào)返回艙是在東風(fēng)著陸場(chǎng)著陸，這個(gè)地方是一個(gè)無(wú)人區(qū)，范圍大約有13000平方公里。
因?yàn)闆](méi)有信號(hào)覆蓋，搜救隊(duì)伍只能依靠衛(wèi)星通信，所以地面搜救力量中還有一支衛(wèi)星通信分隊(duì)，從天線(xiàn)組裝到衛(wèi)通鏈路建立，他們?yōu)檎麄€(gè)任務(wù)指揮鋪通一條“光明大道”，并且在返回艙著陸的十分鐘之內(nèi)，他們還會(huì)將現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面第一時(shí)間傳回到指揮中心。
如此龐大復(fù)雜的搜救流程，需要各部門(mén)緊密配合，一旦任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)意外，可能就會(huì)影響整個(gè)搜救。
但中國(guó)的地面搜救力量卻從未讓人失望過(guò)，他們會(huì)一遍遍提前進(jìn)行演練，直到達(dá)到預(yù)期效果，因?yàn)檫@樣才能為航天員們保駕護(hù)航，而他們是中國(guó)航天的最強(qiáng)后盾。
按照計(jì)劃，過(guò)不了多久我們就能看到神舟十九號(hào)乘組的身影了，希望他們一路平安。
參考資料：
[1]迎接神十九乘組回家！著陸場(chǎng)各項(xiàng)準(zhǔn)備就緒，央視新聞
[2]“太空交接”完成 神十九乘組將于4月29日返回地球，央廣網(wǎng)
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