文︱關(guān)品方
神舟19號(hào)返回地球，比較原定返回地球的時(shí)間足足遲了大約23個(gè)小時(shí)，主要是由于東風(fēng)著陸場29號(hào)的天氣相對(duì)惡劣，不太穩(wěn)定。但使到億萬中國同胞提心吊膽。筆者也是這樣，前天晚上睡不好覺，想象如果三位太空人回不了地球或?qū)?huì)永遠(yuǎn)在宇宙間漂浮流浪不知所蹤；真的不敢說下去。
太空艙返回地球的關(guān)鍵是進(jìn)入大氣層的時(shí)候的角度，不能太銳亦不能太鈍。太銳的話沖擊力大，會(huì)引發(fā)高溫燃燒。太鈍的話切不進(jìn)來，會(huì)反彈幾次而出。
神舟十九號(hào)返回地球是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟和技術(shù)。筆者從楊利偉當(dāng)年起，已對(duì)這方面饒感興味。離開地球容易，返回地球困難。
在撤離空間站階段，神舟十九號(hào)首先要脫離太空艙的前端口，固定在特定停泊點(diǎn)，然后逐漸遠(yuǎn)離空間站，完成180度掉頭后變?yōu)檎w姿態(tài)。這些操作是為了確保飛船進(jìn)入返回軌道。
神舟十九號(hào)飛船今次采用了“快速返回方案”，繞飛地球的圈數(shù)從11圈縮短至5圈，用時(shí)8個(gè)半小時(shí)。4月30日0400左右開始返回，同日1230左右返抵東風(fēng)著陸場。神舟十九號(hào)在離地球大約390公里的高度進(jìn)行兩次調(diào)整姿勢和軌返分離，包括水平方向旋轉(zhuǎn)90度、軌道艙和返回艙分離，以及飛船二次調(diào)姿，變成推進(jìn)艙在前、返回艙在后的姿態(tài)。這些動(dòng)作要在大約120秒內(nèi)完成，一氣呵成，分毫不差，步驟不錯(cuò)。
在太空艙返回的制動(dòng)階段（減速），推進(jìn)艙底部的主發(fā)動(dòng)機(jī)和側(cè)面的姿控發(fā)動(dòng)機(jī)先后點(diǎn)火，以保持姿態(tài)穩(wěn)定。返回制動(dòng)程序持續(xù)150到180秒后，飛船便進(jìn)入返回軌道的慣性滑行。在距離地面大約145公里時(shí)，推進(jìn)艙和返回艙分離。推進(jìn)艙在穿越大氣層時(shí)被燒毀，名符其實(shí)地碎片式氣化。
進(jìn)入大氣層的階段最為驚險(xiǎn)。返回艙以大約每秒7公里的速度沖進(jìn)大氣層，形成等離子殼，導(dǎo)致地面與返回艙之間的無線電通信中斷。這階段俗稱黑障期，和地面指揮站失聯(lián)大約5分鐘。返回艙的速度在走出黑障期的時(shí)候，已下降到大約每秒200米。由此可知，在這幾分鐘之內(nèi)的“剎車”速度是如何猛烈。
然后是降落傘展開和著陸階段，返回艙在距離地面大約10公里的高度時(shí)，自動(dòng)打開降落傘。接近地面時(shí)，反推火箭點(diǎn)火，實(shí)現(xiàn)軟著陸。這是制動(dòng)的最后一步，類似飛機(jī)著陸之后的急速逆向剎停。最終返回艙可以穩(wěn)妥地降落在東風(fēng)著陸場（內(nèi)蒙古），距離北京1555公里。三位太空人飛返北京需要大約三小時(shí)。
在整個(gè)返回過程中，飛船的姿態(tài)控制、軌道調(diào)整、制動(dòng)減速和著陸緩沖等環(huán)節(jié)都需要高精度的技術(shù)支持。三位航天員在返回艙內(nèi)，8個(gè)半小時(shí)的返程中，需要承受太空環(huán)境變化和返回過程切換的各種挑戰(zhàn)。這些技術(shù)和步驟要萬無一失，才能夠確保神舟十九號(hào)的安全返回。
返回艙從太空返回地球最后階段最關(guān)鍵的技術(shù)和方法，首先是推進(jìn)艙和返回艙的分離。進(jìn)入大氣層后，返回艙受到高溫燃燒和通信中斷的挑戰(zhàn)。通過采用半彈道返回設(shè)計(jì)，返回艙側(cè)著身子沖進(jìn)大氣層，利用空氣阻力和升力、控制姿態(tài)和落點(diǎn)，確保載重在可控的范圍內(nèi)。在黑障區(qū)，因?yàn)楦邷馗咚伲祷嘏摰谋砻嫘纬呻婋x層（等離子殼），導(dǎo)致地面控制室與返回艙之間的無線電通信中斷。
在下降到10公里高度時(shí)，返回艙采用三級(jí)開傘系統(tǒng)，依次打開引導(dǎo)傘、減速傘和主傘，將下降速度逐步降低到每秒7至8米。在距離地面大約6公里時(shí)，返回艙拋掉防熱底部以減輕重量。再整個(gè)返回過程中，返回艙就像金蟬脫殼、脫三次。
在著陸階段，返回艙底部的4個(gè)著陸反推發(fā)動(dòng)機(jī)，在距離地面一米左右時(shí)點(diǎn)火，形成氣墊進(jìn)一步減速，半秒后安全軟著陸（最終速度是每秒2米左右）。返回艙的重量大約3噸，如果不是這樣精準(zhǔn)地減速，撞擊地面的力度甚大，難以承受。神舟19號(hào)的返回過程，通過上述這些關(guān)鍵步驟，確保了飛船和航天員的安全返回。
最后值得一提的是，太空艙的返回方式有幾種。航天器的返回，按技術(shù)特點(diǎn)可分為彈道式返回、半彈道式返回和滑翔式返回三類。返回技術(shù)是復(fù)雜的綜合性技術(shù)。為使航天器安全返回和準(zhǔn)時(shí)定點(diǎn)著陸，技術(shù)特點(diǎn)包括1/返回控制，2/返回制導(dǎo)，3/再入防熱，4/回收著陸。
進(jìn)行彈道式再入時(shí)，返回軌道由離軌條件決定，中途無法修正，因此返回控制主要是制動(dòng)方向的控制和反推火箭點(diǎn)火時(shí)間的控制。制動(dòng)方向直接決定再入角度的大小，影響再入制動(dòng)過載（要摔掉軌道艙，不可過輕或過重）和氣動(dòng)加熱（溫度在1000至3000攝氏之間，要有效阻隔熱量向返回艙內(nèi)擴(kuò)散）。制動(dòng)方向是由航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)控制。反推火箭的點(diǎn)火時(shí)間直接影響返回艙的落點(diǎn)位置。為什么這樣重要？在近地軌道上反推火箭的點(diǎn)火時(shí)間只要相差1秒，都會(huì)使返回艙的落點(diǎn)位置相差大約9公里。反推火箭的點(diǎn)火時(shí)刻，或由地面測控站直接遙控，或按預(yù)先植入的成控程序自動(dòng)控制。神舟十九號(hào)因?yàn)檩d人，航天員的手動(dòng)控制可作為返回控制的備用方式（plan B）。航天器如果操用升力再入的方式，除了離軌控制之外，還需要在大氣層飛行的過程中控制升力。至于半彈道式再入，航天器通過重心偏置以特定角度飛行可以產(chǎn)生升力，通過滾動(dòng)控制可以改變升力方向，因此具有一定的機(jī)動(dòng)能力。航天器再入大氣層后，靠姿態(tài)控制系統(tǒng)控制俯仰和滾動(dòng)產(chǎn)生升力并改變升力方向，因而有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力，能夠在幾千公里范圍內(nèi)作機(jī)動(dòng)飛行，選擇最佳的再入路線。在航天器下降到25公里的高度以下時(shí)，姿態(tài)控制系統(tǒng)就完全停止工作，改用氣動(dòng)控制的方法后續(xù)控制高度、速度、路線、航向、側(cè)向距離等參數(shù)，使航天器在預(yù)定場地平穩(wěn)著陸。航天器除了離軌控制外，在返航途中須進(jìn)行幾次軌道修正，以便穿入再入走廊，繼而靠升力控制沿滑翔式軌道或跳躍式軌道返回地面。
為了在再入的劇烈加熱環(huán)境中維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和防止太空人的座艙過熱，返回艙備有再入防熱系統(tǒng)。根據(jù)再入環(huán)境的不同，彈道式、半彈道式再入航天器采用以燒蝕防熱為主的防熱系統(tǒng)，亦可以采用以輻射防熱為主的防熱系統(tǒng)。防熱系統(tǒng)的重量約占彈道式、半彈道式再入航天器總重量大約12至19％，直接影響再入航天器的性能。因此研制效率高、重量輕、能多次重復(fù)使用的再入防熱系是返回技術(shù)的一大關(guān)鍵。
最后，回收和著陸技術(shù)也是關(guān)鍵。彈道式、半彈道式再入航天器須要利用回收系統(tǒng)使其進(jìn)一步減速，最后乘降落傘垂直著陸或滾動(dòng)降落。在自動(dòng)著陸系統(tǒng)的控制下，從3公里的高度開始向下滑翔；降到500米左右的高度時(shí)，開始作拉平機(jī)動(dòng)；降到150米左右的高度時(shí)，放下著陸架，接著在跑道上觸地滑行，完成最后的著陸動(dòng)作。
總而言之，航天技術(shù)容不得分毫的差池。中國多年來再返回艙返回地球時(shí)都會(huì)電視直播。筆者的直覺估計(jì)旦，即使萬一會(huì)出現(xiàn)差池，中國仍會(huì)有B計(jì)劃甚至C計(jì)劃，確保萬無一失。究竟這里面中國有什么特有的獨(dú)步單方，技術(shù)機(jī)密在哪里？一般人當(dāng)然沒有辦法知道。
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