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字多事更大!官宣我国载人飞船黑障区跟踪突破:究竟有什么用处?
送交者: gonewithsmoke[☆★★★声望勋衔15★★★☆] 于 2023-06-04 11:41 已读 647 次  

gonewithsmoke的个人频道

新华网6月4日报道,神舟十五号载人飞船返回舱于6月4日6时33分成功着陆东风着陆场,科研人员对其在穿越黑障区时的稳定跟踪,表明我国在载人飞船返回穿越黑障区跟踪测量难题上取得重大突破。


黑障区稳定跟踪:到底是什么技术?

笔者看到的第一个反应就是难道黑障区通信的难题解决了吗?并且社交媒体上很多大佬都在往这方面引导,比如某社交媒体巨佬就评论点赞加转发,其转发文本是这样写的:

黑障从此不再黑!!!

这位大佬本来就是科学与科普的博主,这社交媒体上有几十万粉丝,这个博文一发就直接引爆了评论区,粉丝纷纷留言推波助澜,笔者“精选”了几条,看看大家是怎么理解的:

留言1:核弹头再入段控制技术

留言2:已实现黑障区全过程无死角跟踪通信,全球领先

留言3:疑似是高超音的计算下放了

看着博主的说法和粉丝的留言,各位是不是会认为黑障区的通信问题已经解决了?笔者仔细研究了下新华网发表的报道描述,发现这个方式和大家理解的大相径庭,因为更详细的文本是这样写的:

飞船穿越黑障区时,只能依靠雷达和光学设备进行跟踪测量,能否在此期间稳定跟踪飞船,不论是对出黑障后的飞船测控引导,还是及时预报飞船落点都极为重要。酒泉卫星发射中心敦煌测控区任务区间涵盖了飞船返回进出黑障区的全过程,是实现飞船在黑障区稳定跟踪的核心力量。
据敦煌测控区指挥长曾强介绍,在神舟十五号载人飞船返回时,他们确定了“优化黑障区雷达跟踪方案托底,完善多云天气下光学跟踪策略求精”的总体思路,在雷达和光学两个方面形成合力,圆满完成了飞船在黑障区的跟踪测量任务。

大意说的是返回飞船在黑障区时由于等离子体包裹船体,这层等离子体是一层带电粒子、会吸收电磁波的等离子鞘,这是航天器在极高超音速下的激波导致的高温形成的,等离子鞘反射、吸收,引起无线信号强度衰减,并出现偏折、延时、相移等效应,降低飞行器测控通信性能,导致作用距离缩短,误码率增大及信噪比下降等。情况严重时电磁波传输完全中断。

飞船上的电磁波无法向外传输,外界的也无法向内传输,就像一个“黑洞”一样把电磁波给吸收了,黑障就由此得名。


而目前测测控技术已经达到了能跟踪黑障区的技术,优化黑障区雷达跟踪方案,完善多云天气下光学跟踪策略求精,简单地说就是黑障时由于高温,可以用红外与光学辅助跟踪,但在云雾遮蔽时雷达就成了唯一的方法。

并且飞船穿越黑障时的轨迹非常关键,因为在黑障消失之后飞船的高度就已经在50~40千米左右了,很快就会着陆,因此黑障区精准跟踪可以提高着陆点预报的精度,能提供更快的搜救服务,所以这个意义还是非常大的。


神舟十五返回落点预报:版权为微博巨佬PhilLeafSpace所有


黑障是怎么产生的?

飞船从近地轨道上返回时会经历一个从7.8千米/秒的减速到零的过程,而完成这个减速过程就是地球的大气层,在这个过程中会产生极端的高温,对飞船的防热与通信等都提出了非常严格的要求!

不过别以为这大气层不好,要笔者说其实这个大气层挺好,要不然就得用燃料来减速,用多少燃料加速到7.8千米/秒,就得用多少燃料把它减速至0,要是地球没有大气层,那么返回时燃料携带就海了去,人类载人航天事业估计就没那么容易完成了。


飞船返回时是在300多千米高度开始的,先进行减速,再抛掉轨道舱,此时飞船就会进入所谓的再入走廊,由于速度下降,高度会随着轨迹的延伸递减,在145千米高度抛掉推进舱,在100~90千米时再入大气层。

黑障就是从此时开始的,飞船在进入大气层时速度仍然是超过7千米/秒,此时正确的姿态应该是飞船大底朝前略微有一些迎角,大约在90~80千米高度时其稀薄的大气层就会对飞船产生一个极高超音速的激波,激波压缩空气会导致产生的温度,沿着激波方向掠过飞船表面,这就是“空气摩擦产生高温”说法的来历。

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