神六以来首次落地呈直立姿态

丰色 鱼羊 发自 凹非寺

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183天，三名太空出差的中国航天员终于顺利回家了！

就在刚刚，9点57分，神舟十三号返回舱成功着陆位于内蒙古的东风着陆场。

并且是自神六以来返回舱首次落地后呈直立姿态。

翟志刚首先出舱，并向大家招手致意。

王亚平、叶光富两位航天员也随后顺利出舱。

至此，中国空间站关键技术验证阶段的最后一次飞行任务可以说是圆满成功，还实现了多个“首次”：

• 采用自主快速交会对接的方式，首次径向停靠空间站
• 首次在轨驻留6个月
• 中国女航天员首次进驻中国空间站、首次实施出舱活动
• 首次采用快速返回技术

……

网友们也早已按捺不住激动的心情：

9小时快速返回地球

说起来，去年神舟十二号飞船返程，花费了大约28小时左右的时间。

但这次，神舟十三号飞船仅用了9个多小时就重返地面。

而这，也就是此次神舟十三号飞船重返地球过程中创下的又一个“首次”：

首次采用快速返回技术。

△图源：央视新闻直播

这个快速，主要体现在绕地球飞行的阶段。

在载人飞船与空间站核心舱分离、并转入正飞姿态后，飞船并不会马上驶向地面，而是需要在空中“等待”一段时间，以找到通信、气象等条件都满足返回舱着陆要求的时间窗口。

“等待”的过程中，飞船实际上是以第一宇宙速度（7.9km/s）绕地球飞行，也就是说，每绕飞一圈大概要花费1.5小时。

对于此前的神舟系列载人飞船来说，需要绕地球十几圈才能找到这个返回窗口。

而采用了快速返回技术的神舟十三号，只绕地球5圈就可以进入返回轨道，自然就大大缩短了返程时间。

中国载人航天工程副总设计师杨利伟还在央视直播中介绍说，快速返回既能提升航天员返回过程的舒适性，对飞船返回过程的安全性也有所提升。

值得一提的是，快速返回需要满足比较苛刻的参数条件。正是因为空间站的存在，能够提前对飞船的状态进行设定调整，神舟十三号才具备了快速返回的能力。

绕飞结束后，神舟十三号返回舱正式进入历时48分钟左右的“生死时速”：

在降轨之前，神舟十三号首先完成了轨道舱和返回舱的分离。随后发动机开机，飞船逐步下降高度，并在进入大气层之前完成推进舱分离，返回舱进入返回轨道。

飞船返回舱下降到距地面100公里左右即进入大气层，会与空气产生剧烈摩擦，底部温度上升到上千摄氏度，四周被火焰包围，同时舱内会出现震动噪声过载的现象。

在距离地面80公里时，返回舱还会进入“黑障区”，在4-6分钟内暂时与地面失去联系。

最后，在距地面10公里左右的高度，返回舱依次打开引导伞、减速伞和主伞，并抛掉防热大底。在距地面1米左右时，返回舱底部4台反推发动机点火，下降速度降到2米/秒左右，最终安全着陆。

太空出差183天日记

回程有新技术加持，而在天上的这半年里，神舟十三号航天员乘组着实给中国航天留下了不少精彩瞬间。

先回顾一下此次飞行任务的主要目的：

开展机械臂辅助舱段转位、手控遥操作等空间站组装建造关键技术试验；

进行2-3次出舱活动，安装大小机械臂双臂组合转接件及悬挂装置，为后续空间站建造任务作准备；

进一步验证航天员在轨驻留6个月的健康、生活和工作保障技术

进行航天医学、微重力物理领域等科学技术试验与应用，开展多样化科普教育活动；

全面考核工程各系统执行空间站任务的功能性能，以及系统间的匹配性。

2021年10月16日，载着翟志刚、王亚平、叶光富的神舟十三号飞船发射成功。

三位航天员历时183天的“太空出差”之旅正式开始。

本次神舟十三号任务一共实现多个首次，除了首次采用快速返回策略、中国女航天员的首次出舱，还包括：

（1）首次与49吨级的三舱组合体自主快速径向交会对接（所谓“三舱组合体”，就是天宫空间站的核心舱和两个实验舱）；

（2）首次在轨飞行6个月，为观察人类长时间在太空中生活身体发生的变化积累了宝贵的数据；

（3）神舟十三号飞船此前承担了神舟十二号航天员乘组的地面应急救援任务，这也是它首次从救援飞船转为正式任务飞船。

……

航天员们在天上都做了些什么，通过重点时间线我们一一回顾。

2021年10月16日早上6点56分，神舟十三号用大约6.5小时完成了与“天和”核心舱的对接，航天员进入中国空间站。

此次对接耗时比此前少了很多，这是因为它自神舟八号飞船以来，首次采用了更快速的径向交会对接。

所谓径向交会对接，就是指与核心舱下方的接口进行90°对接，如图所示：

这一接也被称为“太空之吻”。

这一方向对负责测距的微波雷达的要求更高，因为飞船由平飞转为竖飞，姿势变换动作加大。

再加上这种方式不再像轴向对接时有200米的“稳定保持点”，需要持续对飞船的姿态和轨道进行控制，推进剂消耗也更大大，故障处置变难。

除了速度更快，这种方式还可以大幅扩展空间站的建设规模，以及应急处理机制。

（当然，采用这一方式的另一原因也是两个轴向对接口已经被货运飞船占满了。）

11月7日，两名航天员翟志刚、王亚平迎来出舱作业。中国第一位太空行走的女航天员由此诞生，中国首位出舱航天员翟志刚则是时隔13年前再次出舱。

他们这次主要是在机械臂支持下，配合开展机械臂悬挂装置与转接件安装和舱外典型动作测试等作业。

△图源：新华社

12月9日，“天宫课堂”第一课开讲。这也是时隔八年后航天员再次化身“太空教师”进行太空授课。

本次60分钟的课程共包括：航天员在轨工作生活场景展示、太空细胞学研究实验展示、太空转身、浮力消失/水膜张力/水球光学/泡腾片实验，以及互动交流。

△ 太空转身

凭借着中继卫星天链一号03星的高速数传终端，远在太空的画面得以传回地球进行全球直播。

12月26日，开展二次出舱作业，由翟志刚、叶光富完成舱外检验、舱外仪器设备安装和调试以及舱外模拟实验三大任务。

2022年1月1日，三位航天员在太空跨年，并与地面上500名京港澳的青年进行了天宫对话，送出来自天宫的新年寄语。

△ 图源清华大学微博

1月6日，我国首次机械臂转位货运飞船试验成功。

经过约47分钟的跨系统协同，空间站机械臂成功将天舟二号货运飞船进行平面转位，然后重新对接。

△图源：新华社

1月8日，首次手控对接货运飞船和空间站试验成功。

试验持续俩小时，天舟二号货运飞船首先从核心舱节点舱前向端口分离，然后航天员在地面科技人员的协同下控制货运飞船撤离至预定停泊点；经过短暂停泊后，再控制货运飞船与空间站组合体精准完成前向交会对接。

1月31日，航天员在太空过除夕，空间站布满了浓浓的年味儿。

3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，冰墩墩出镜演示太空抛物实验。

本次课程还包括太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验，以及介绍与展示空间科学设施和互动交流。

除了上述时间线所涉任务，航天员还在空间站开展了细胞空间实验，建立了空间条件下细胞的长期培养体系和细胞模型，实现了国际上首次皮肤干细胞长期失重条件下的悬浮培养实验，首次观测到失重条件下的心肌细胞“钙信号闪烁”等等。

这也可以让人类更好地解读失重影响。

4月开始，航天员们开始进行舱内“大扫除”、物资清点、行李打包（带回各种试验数据、尿液唾液等样本）…… 准备回家。

除此之外，他们还开始进行身体上的强化训练，以满足返回地球的条件需求。

今天，三位航天员“关好灯锁好门”，终于乘着神舟十三号飞船回到地球，结束了6个月的出差之旅。

不过现在，他们还只能坐在椅子上休息，也无法立即回家与家人团聚。

由于长期在失重环境下生活，他们的骨骼肌肉以及心血管系统都受到了很大影响，在太空微重力环境宇宙射线辐射等因素的加持下，病毒细菌等微生物对人体会有更多的可趁之机。

（此前就有国外航天员回来后被发现患上多种微生物感染，包括尿路感染，结膜炎急性呼吸衰竭和口腔感染等。）

所以，航天员们着陆后的第一件事是先进行14天隔离，健康检查以及身体恢复。

中国空间站建设到哪一步了？

正如前文所提到的，此次神舟十三号飞船的半年太空之旅，是我国空间站关键技术验证阶段的最后一次飞行任务。

中国空间站任务分为三阶段：关键技术验证、建造和运营。

在前两阶段中，我国将实施11次飞行任务，包括3次空间站舱段发射，4次货运飞船以及4次载人飞船发射。

第一阶段从去年4月29日空间站核心舱“天和舱”顺利抵达轨道后正式开始，随后，神舟十二号送三名航天员成为第一批入驻，时间为3个月。

本次神舟十三号是11次飞行任务中的第5次，也是第一阶段的收尾。

△ 图源微博用户@Vony7

下一步则是建造阶段。

预计将在今年5月先后发射天舟四号货运飞船以及神舟十四号载人飞船，继续送3名航天员入驻空间站。

按照计划，再发射6次任务中国空间站就在将在今年年底左右建成。

到时它就会壮大成1个核心舱+2个实验舱，以及1个货运飞船+1个载人飞船的组合体。

航天员们的活动范围也会从“一居室”变为“三居室”了。

△图源中国航天科技集团五院

而进入运营阶段后，将有3名航天员作为一个乘组长期驻留，定期轮换。同时也会有外国航天员进入。

不得不提的是，国际空间站即将于2031年退役，中国空间站到时可能就会成为茫茫宇宙中唯一可用的人类空间站。