선저우 13호가 빨리 돌아옵니다! 하루에서 몇 시간으로 어떻게 단축하셨나요?

최신 소식에 따르면 6개월 넘게 궤도를 돌고 있는 선저우 13호가 4월 중순 지구로 귀환해 중국 우주 정거장의 기술 검증 단계가 성공적으로 마무리될 예정이다. .

이후 선저우 14호와 선저우 15호의 발사에는 총 6명의 우주비행사가 우주정거장에 탑승하게 된다. 이는 중국 항공우주공학 역사상 기록을 깨는 것이며, 6명의 우주비행사가 동시에 우주정거장에 도착할 것임을 시사한다. 시간이 지나면 궤도에서 작동하고 우주 정거장 건설을 시작합니다.

물론 지금 모두가 가장 우려하는 것은 단연 선저우 13호의 귀환 과정이다. 지난달 마지막 주부터 선저우 13호 우주선은 공식적으로 귀환 준비 단계에 돌입해 현재 우주에 살고 있는 우주 비행사 3명도 짐을 꾸리고, 귀환 캡슐에 있는 각종 장비의 상태를 확인하고, 우주정거장과 귀환 캡슐에 있는 각종 실험 기구들을 정리하는 등 질서 있게 짐을 싸고 있다.

이 과정에서 선저우 13호 우주선의 귀환 과정이 기존 우주선과 다를 것이라는 최신 소식을 항공우주부로부터 받았다. 우주선을 다시 지구로 되돌릴 수 있는 '귀환' 기술 귀환 시간이 기존 24시간에서 8시간으로 단축돼 우주비행사가 우주에 머무는 시간이 대폭 단축됐다.

급속 귀환 기술은 이름 그대로 귀환 캡슐을 우주정거장이나 우주선의 다른 부분에서 신속하게 분리해 표면에 빠르고 안전하게 착륙시킬 수 있는 우주선 회수 기술이다.

중국 우주 정거장과 우주선의 궤도는 일반적으로 지구 위 약 400km에 달합니다. 이 거리는 그리 길지 않습니다. 그러나 지상 차량은 이 주행 작업을 4시간 이내에 완료할 수 있습니다. 는 측면 교차 거리이고 전자는 방사형 교차 거리입니다. 우주선은 대기권 밖에 있고 위험으로 가득 찬 우주 환경에 있습니다. 이 복귀 과정은 간단해 보이지만 실제로는 "모든 단계에서 놀랍습니다."

과거 우주선이 귀환하는 데 걸린 시간을 기준으로 계산하면 보통 24시간 이상 걸렸다. 예를 들어 선저우 12호 우주선은 귀환 명령을 받은 뒤 착륙까지 거의 28시간이 걸렸다. 점화 및 제동부터 우주선이 지구 표면에 성공적으로 도착할 때까지 최대 약 1시간이 소요되지만, 적절한 복귀 창을 찾는 데는 오랜 대기 단계가 필요하므로 우주선이 지속적으로 지구를 선회해야 합니다.

우주선의 착륙 지점이 고정되어 있기 때문에 복귀 창을 기다려야 하고 마음대로 대기권에 들어갈 수 없습니다. 그렇지 않으면 우주선이 양방향으로 지상 관제 센터와 접촉이 끊어지거나, 심지어 다른 나라에 착륙해 우주사고를 일으키기도 한다.

과거 우주선이 귀환하기 전 지구 주위를 도는 주요 목적은 우주선의 궤도 위치와 착륙 지점 위의 위치를 ​​일치시켜 우주선이 대기권에 다시 진입한 후, 예를 들어 선저우 12호 우주선은 지구 주위를 18번 비행한 후 마침내 복귀 창을 찾았습니다.

20시간이 넘는 시간은 사실 그리 긴 시간은 아니지만, 이미 귀환 캡슐에 앉아 있는 세 우주비행사에게는 이중의 정신적, 육체적 고문이다. 귀환 캡슐은 우주정거장보다 크지 않으며, 캡슐 전체가 20제곱미터가 채 되지 않을 정도로 공간이 매우 작다. 또한 그 안에는 우주비행사가 사용하는 각종 기구와 좌석이 배치되어 있다. 따라서 우주비행사가 이동할 수 있는 공간은 더욱 제한됩니다.

게다가 이날 정도까지는 우주 비행사들은 지상이나 우주정거장에 거주하는 일반 사람들처럼 자유롭게 이동할 수 없다. 일단 귀환 캡슐이 귀환 절차에 들어가면, 그들은 항상 귀환을 준비해야 한다. 우주비행사는 대기권 진입 시 고온 환경과 난기류로 인해 우주비행사에게 피해가 발생하지 않도록 우주복을 착용하고 좌석에 고정되어야 합니다. 이 과정에서 식사, 화장실 이용 등 정상적인 행동이 발생할 수 있습니다. 명품이 되다.

따라서 이 시간을 단축하는 '급속 귀환' 기술은 확실히 대단한 진전이며, 이는 우주비행사의 편안함과 우주 임무의 효율성을 크게 향상시킬 것입니다. 그렇다면 이 기술은 무엇을 의미할까요?

일반적으로 우주선은 귀환 캡슐, 궤도 모듈, 추진 모듈의 세 부분으로 구성됩니다. 우주선이 지상 관제 센터로부터 귀환 명령을 받은 후에도 궤도 모듈은 계속해서 작동할 수 있습니다. 일정 시간 동안 우주 공간을 확보해야 하므로 귀환 모듈은 먼저 궤도 모듈에서 분리됩니다.

귀환 캡슐과 궤도 모듈이 분리된 후 추진 모듈이 귀환 캡슐을 밀어 지구 주위를 계속 비행하게 되는데, 보통 지구를 한 바퀴 도는 데 10바퀴 이상 걸리며, 한 바퀴를 도는 데는 약 1시간 30분 정도가 걸린다. 리턴 창이 나타난 후, 추진 모듈은 다시 한번 우주선을 고도 약 400km에서 지상 약 145km까지 밀어냅니다. 이때 리턴 모듈은 추진 모듈에서 분리됩니다.

분리된 추진모듈은 대기권에 떨어져 타버리게 되고, 복귀모듈은 공식적으로 지상 100㎞ 정도 대기권에 진입한 뒤 최악의 상황을 맞이하게 된다. 전체 과정의 단계에서 공기의 밀도가 증가함에 따라 우주선은 공기와 격렬하게 마찰하여 순간적으로 섭씨 수천 도의 온도를 생성하고 두 곳의 지상 관제 센터와의 접촉이 끊어집니다. 지도.

대기권에서 우주선의 비행 시간은 몇 분 정도로 짧으며, 대기권을 통과한 후 우주선의 속도는 초당 7.9km에서 200m 미만으로 떨어지게 됩니다. 그리고 마지막으로 지상 약 10km에 이르게 되면, 귀환 캡슐의 낙하산이 열리면서 우주선의 속도가 제한됩니다. 두꺼운 내열층이 캡슐에서 떨어지면서 이 과정은 우주선의 속도를 초당 약 3.5미터, 그리고 마침내 지상 약 1미터 높이에 도달하게 되며, 리턴 캡슐은 역추력 엔진을 시동하여 표면에 원활하게 착륙하게 됩니다.

귀환 창을 기다리며 지구 주위를 비행하는 우주선부터 지상에 최종 순조롭게 착륙하기까지, 저자는 이전에 모든 과정을 매우 명확하게 설명했습니다. 이것은 짧지만 매우 복잡한 과정입니다. 사전 설정된 급속 복귀 기능을 실현하려면 우주선이 지구 궤도를 도는 시간을 줄여야 합니다.

관련 기술부서가 우리에게 급속 귀환에 대한 구체적인 내용을 공개하지는 않았지만, 저자는 우주선의 급속 랑데부 및 도킹 기술과의 관계를 이해함으로써 유사점이 많다고 믿고 있다. 우주선과 우주정거장, 빠른 랑데부와 도킹을 통해 우주선의 빠른 귀환의 주요 과정을 상응하게 이해할 수 있습니다.

앞서 언급했듯이 선저우 12호 우주선은 복귀 전 방사형 랑데뷰 기술 검증 작업을 수행했고, 이는 선저우 13호 우주선이 방사형 랑데뷰와 우주정거장과의 도킹을 달성하는 데 도움이 되었다고 우리는 알고 있습니다. 우주로 진입하면 그 궤도는 즉시 우주정거장과 동일한 수평선에 있지 않을 것입니다.

우주선은 대개 우주 정거장 아래에 먼저 나타납니다. 둘은 서로 다른 궤도를 따라 비행하고 있을 뿐만 아니라 위치도 끊임없이 변합니다.

과거에는 기술이 제한적이었기 때문에 우주선이 우주정거장에 점진적으로 접근해 도킹하려면 지상통제센터를 통해 우주선과 우주정거장의 위치를 ​​파악해야 했다. , 그러면 지상통제센터는 이 데이터를 우주비행사들에게 전송하고, 우주비행사들은 이 데이터를 바탕으로 우주선의 비행 궤도를 점진적으로 증가시키며, 최종적으로 우주정거장과 수평을 유지해 도킹을 완료하게 된다.

이 과정은 간단해 보이지만 사실 우주비행사는 많은 시간을 소비해야 한다. 가장 중요한 것은 지상국에서 전송된 데이터를 주의 깊게 분석한 후 기다리는 것이다. 또한 데이터를 기반으로 언제든지 궤도를 변경하고 지상국의 최신 데이터를 기다려야 하며, 데이터 변경에 따라 매번 궤도를 변경하고 다음 가속 시간을 결정하고 새 궤도를 로드해야 합니다. 프로세스는 확실히 많은 시간이 걸릴 것이며 전체 프로세스도 실수가 있을 수 없습니다. 그렇지 않으면 "약간의 차이가 수천 마일의 실수로 이어질 수 있습니다."

이제 Beidou 위성 항법 시스템을 통해 우주선과 우주 정거장의 위치를 ​​신속하게 확인할 수 있습니다. 더 이상 지상 관측소의 반복 측정을 통해 우주선 궤도 변경 지시를 내릴 필요가 없습니다. Beidou 위성 항법 시스템에서 제공한 데이터에 따르면 가장 적절한 가속도 및 궤도 변경 계획이 공식화되고 우주 정거장과의 도킹이 최종적으로 짧은 시간 내에 완료됩니다. 이 방법은 방사형 랑데부 및 도킹에 의존합니다. 예전에는 하루 종일 걸렸지만 이제는 단 몇 시간이면 완료됩니다.

우주선의 귀환과 도킹은 역과정이어서 우주선 도킹의 목표는 우주정거장인 반면, 우주선의 귀환의 목표는 지상의 착륙지점이라는 점에서 유사점이 많다.

우주선은 언제 우주정거장에서 분리될 것인지, 어느 위치에서, 어느 시점에 후속 복귀 모듈과 추진 모듈이 분리되어야 하는지, 우주선이 어떻게 감속해야 하는지, 어떤 위치와 시간에 그리고 감속 비율은 얼마나 되어야 합니까? 얼마나 달성해야 하는지 등, 최종적으로 정확한 답변을 얻으려면 이러한 질문을 주의 깊게 계산해야 합니다.

예를 들어 '복도 진입'에서 우주선은 대기권에 진입하기 전에 재진입 각도와 속도 비율을 결정해야 합니다. 재진입 각도가 너무 작으면 우주선이 대기에 의해 직접 뒤로 방출될 수 있습니다. 충격파 재진입 각도가 너무 크면 우주선과 대기 사이의 마찰과 충격력이 증가하고 귀환 캡슐에 있는 우주비행사가 이를 견디지 ​​못할 수 있으므로 이러한 데이터에 대한 통제가 필요합니다. 정확한.

또한 소위 말하는 우주선의 복귀창은 우주선의 비행 위치가 착륙 지점 바로 위에 있다는 것을 의미합니다. 일단 위치가 일치하면 이때 우주선은 대기권 아래로 진입할 수 있습니다. 지구 위의 하늘은 두꺼운 대기층으로 둘러싸여 있기 때문에 과거에는 우주선과 착륙 지점의 상대적인 위치를 알고 싶으면 지상 관측소를 통해서도 측정해야 했습니다. , 이는 매우 시간 소모적이고 노동 집약적인 작업이었습니다.

하지만 이제 Beidou 위성 시스템을 통해 우주선의 위치를 ​​실시간으로 동적으로 모니터링하고 파악할 수 있으며 우주선이 귀환 시간을 기다리는 시간을 줄이고 예측 유도를 구현할 수도 있습니다.

Beidou 위성은 우주선과 지상 착륙 지점의 상대적 위치를 우주선 컴퓨터 시스템으로 보낼 수 있으며, 그러면 컴퓨터는 귀환을 위한 최선의 계획을 세울 뿐만 아니라 데이터도 더 정확해질 것입니다. 하지만 대부분의 시간을 차지하는 '반환 기간'이 단축되면 전체 우주선이 지상에 도달하는 시간도 크게 단축됩니다.

현재 우리나라의 '신속 귀환' 기술은 기술적 검증을 통과했으며, 다음 단계는 실제 적용을 목격하는 것입니다. 우주비행사들은 6개월 이상 우주에서 활동해 왔으며 그들의 몸은 이미 매우 취약한 상태로 만들 수 있다면 반환 과정에서 더 편안하고 불필요한 우주 체류를 줄일 수 있습니다. 이는 또한 중국 항공 우주 산업에 큰 공헌을 한 항공 우주 직원에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 우주비행사들에게 경의를 표하고 싶습니다!