很多媒体报道,1967年苏联联盟1号载人飞船返回着陆前,由于主伞打不开,飞船以每秒100多米的高速坠毁,航天员科马罗夫不幸遇难。载人飞船到底是怎样返回地球和安全着陆的呢?
载人飞船完成预定飞行任务后,载有航天员的返回舱要返回地球。飞船在远离地球几百千米的太空,以每秒8千米左右的宇宙速度绕地球飞行,而飞船返回地球所经过的时间很短,在这样的条件下,载人飞船怎样返回地球和安全着陆呢?
飞船返回地球要经过离轨、自由下降、再入和着个阶段,只有精确、顺利地完成每个阶段的飞行任务后,飞船才能成功地返回地球和在预定地点安全地着陆。
离轨段
飞船从原飞行轨道进入返回轨道的阶段称离轨段。当地面测控站向飞船发出返回指令后,飞船的返回程序开始启动,首先飞船控制系统调整飞船的飞行姿态,完成偏航动作,之后轨道舱与返回舱、推进舱分离。飞船要再次进行姿态调整,使尾部朝向飞行方向,点燃发动机制动。由船受到了与飞行方向相反的作用力,速度降低,因而飞船脱离原轨道进入返回轨道。飞船返回程序一经启动,中途无法修正,也不能重头再来,因此要求控制要十分地精确,例如,发动机制动点火时间相差一秒,返回舱落点位置就要相差9千米。
自由下降段
飞船从离开原运行轨道到进入大气层之前,是处在高真空的环境中,没有空气的阻力,在地球引力的作用下飞船呈自由下降状态,因此这个阶段称自由下降段或称过渡段。该阶段要完成推进舱与返回舱分离,并对返回舱进入大气层之前的姿态再进行调整,以建立正确的再入姿态角(飞船的速度方向与当地水平面的夹角)。这个角度要精确地控制在一定的范围内,如果角度太小,飞船将从大气层边缘擦过而不能返回;如果角度太大飞船返回速度过快,飞船将像流星一样在大气层中被烧毁。
再入段
飞船起飞时穿过大气层,飞船返回时要再次进入大气层,所以这个阶段称为再入段,返回舱进入稠密大气层后,承受气动加热和再入过载,是返回过程中环境最为恶劣、受力情况最为复杂的阶段。随着高度的降低,空气密度越来越大,返回舱受到的阻力也越来越大。由于返回舱与空气的剧烈摩擦,使其头部温度高达数千度,返回舱周围被火焰所包围,飞船能否抗住高温,是返回成败的关键,因此对返回舱要采取特殊的防热措施。
着陆段
返回舱从打开降落伞到着陆这个阶段为着陆段,随着高度的降低,速度的减小,返回舱所受到的气动阻力与地球引力渐趋平衡,这时返回舱以大约每秒200米的均速下降,如果飞船以这个速度冲向地面,后果不堪设想,所以必须使返回舱减速。当距地面约10千米时,减速着陆系统要准确可靠地启动,弹出伞舱盖,先后拉出引导伞、减速伞和主伞,使返回舱以每秒6~8米的速度缓缓下降,并抛掉防热大底,距地面约一米时,点燃缓冲发动机,使返回舱以每秒不大于3.5米的速度实施软着陆。飞船着陆后,地面回收队根据返回舱发出的无线电信号迅速赶赴现场,实施回收。