神舟十五号乘组已经把中国空间站的钥匙移交给神舟十六号乘组,两个乘组完成了空间站的交接。接下来,中国空间站交由神舟十六号乘组驻守,景海鹏、朱杨柱、桂海潮三位航天员将开展为期5个月的太空任务。
神舟十五号的三位航天员费俊龙、邓清明、张陆,在太空中生活和工作了186天,刷新了中国载人航天任务单次在轨最长时间纪录。在轨期间,费俊龙和张陆执行了四次出舱任务,邓清明在空间站内配合进行,这也打破了单次任务出舱最多次数纪录。他们完成了一系列的设备调试和安装工作,中国空间站由此转入应用阶段。
完成各项任务之后,神舟十五号的三位航天员将踏上返回地球之旅。根据中国载人航天工程办公室,神舟十五号的返回时间已经确定,就在6月4日,到时神舟十五号返回舱将降落在东风着陆场。
关于具体返回时间,可以从已知信息进行推测。就像发射时需要瞄准时间窗口那样,神舟十五号返回时也要瞄准时间窗口,具体时间取决于空间站的轨道参数和着陆场所在位置。
根据中国空间站的TLE轨道根数,以及东风着陆场的具体位置,可以推测出神舟十五号的着陆时间是在4日上午6时30分左右。这一次,神舟十五号也会采用快速返回技术,让返程时间大幅缩短19.5小时。那么,神舟十五号的快速返回技术究竟有多厉害呢?
在当时天和核心舱发射入轨之后,我国发射了神舟十二号。在完成任务后,神舟十二号撤离天和核心舱,直到最后降落在东风着陆场,整个返程耗时28小时40分钟。
在神舟十二号返回期间,最耗时的地方在于绕地球飞行的时间很长。再入大气层之前,神舟十二号绕地球转了18圈,每飞一圈所需的时间约为一个半小时,所以这里就需要27个多小时。
神舟飞船要想在预定着陆场降落,需要找到合适的时机才能再入大气层,那就是飞船将会飞过着陆场上空,或者说着陆场与飞船的轨道平面共面。由于地球自身在快速转动,而飞船又以每秒7.7公里的速度快速飞行,所以要找到返回时机并不容易。
通过一系列复杂的轨道测控和计算,神舟十二号用了一天多的时间才确定返回时间窗口,然后点火制动,脱离轨道,重返大气层,最终成功降落在预定着陆场。
而从神舟十三号开始,有了此前的相关技术验证,我国掌握了更为精确的轨道预报技术,从而可以实现快速返回。在神舟飞船与空间站分离之后,通过精确预测各项轨道参数,并对飞船的轨道进行精确校准与修正,就能大幅减少飞船绕飞地球的圈数。
有了快速返回技术,神舟十五号只需绕地球转5圈,就能进入最后的返回轨道。经过多次姿态调整、点火制动、轨道舱分离、推进舱分离,返回舱将以一个合适的姿态角再入大气层。
经过上千度高温的考验之后,神舟十五号返回舱打开降落伞,进行充分减速。待到距离地面1米时,返回舱还会启动反推火箭,使其速度进一步降低,从而实现软着陆。
从撤离空间站,再到最后着陆,神舟十五号全程耗时预计约为9小时10分钟,这要比神舟十二号的返回时间快了19.5小时。由于返回时间大幅缩短,神舟十五号航天员不用在飞船上待很长时间,从而大幅提高返程舒适度。
从理论上来看,神舟飞船的快速返回技术还有提升空间。如果对轨道预报精度再进一步提升,神舟飞船的轨道校准更精确,那么,飞船绕地球的飞行圈数还能进一步减少。俄罗斯航天局的联盟号载人飞船只需绕地球飞行2圈,就能点火制动返回。如果神舟飞船的绕行圈数也能减少到两圈,那么返回时间就会缩短4.5小时,整个返程将只需耗时四个多小时。
根据着陆时间推测,神舟十五号预计于3日晚上9时30分左右撤离中国空间站,然后踏上返回地球之旅。让我们一起预祝神舟十五号的平安凯旋,欢迎英雄回家!