刚刚！成功着陆！飞船返回时竟然还运用了这些技术？没想到真硬核

　　据中国载人航天工程办公室消息，北京时间9月17日，神舟十二号载人飞船返回舱，在东风着陆场顺利着陆，这也是神舟载人飞船首次在东风着陆场着陆。
　　▲着陆现场，来源：央视新闻
　　神舟十二号返回之际，神舟十三号的发射也即将进行，这次任务将轮换三名航天员，同时将任务时间延长至6个月，这将是一次新的挑战。
　　经过之前12艘神舟飞船的历练，中国航天在载人往返方面的成功率可以达到100%。那么，此次神舟十二号返回地球应用了哪些硬核技术呢？
　　径向交会测试增加返回难度
　　随着技术的进步和空间站更加复杂化，神舟飞船返回地球时的机动动作也有所改变，这次神舟十二号增加了径向交会试验，主要是为了神舟十三号对接做准备，神舟十三号对接采用径向对接，因此在神舟十二号上进行了一次演练和测试，确保各项设备都处于正常的状态。
　　这个试验要求神舟飞船以垂直的方式与空间站节点舱对接，与以往前后向对接有非常大的不同。
　　前后向对接中，空间站和飞船都处于一个水平面上，只要控制相对速度即可。但是在径向交会对接中，增加了垂直方向的速度，导致了不仅要控制飞船与空间站的水平方向速度，还要控制双方的垂直方向速度，增加了对接难度。
　　▲ 径向交会示意图
　　即便难度较大，神舟十二号也圆满完成了测试任务，进行了一次模拟的径向交会，待神舟十三号抵达空间站后，再实现径向交会对接。
　　飞船返回过程中应用的技术
　　神舟十二号在完成径向交会测试之后，将启动发动机降低速度，这样就可以被地球引力给捕获，以进一步降低高度，这一步被称为制动减速阶段。在制动减速阶段，返回舱需要与轨道舱分离，同时返回舱的发动机朝前，进一步降低速度。
　　第二个阶段是自由滑行阶段，分离之后的返回舱开始进入无动力滑行阶段，在大约140公里的高度时，返回舱与推进舱分离，调整再入姿态角，大约1.5°至1.7°，以这个姿态切入大气层。
　　第三个阶段是再入大气层阶段，此时返回舱接触大气层顶端，大约100公里高度，以每秒7.9公里的速度进入大气层，飞船周围形成等离子体，即黑障，此时返回舱与地面将失去短暂联系。
　　通信恢复高度在40公里，也就是说在100公里至40公里的高度上，飞船是处于失联的状态。
　　接着飞船通过侧倾角的变化实现主动控制，精确对准着陆场方向。
　　▲ 飞船返回舱反推发动机工作，成功着陆
　　第四个阶段是回收阶段，从距离地面10公里高度开始，依次完成打开引导伞、减速伞、主降落伞等操作，最终在距离地面1米左右的时候，启动反推发动机，接地速度控制在3米每秒。
　　可以说，神舟飞船在返回阶段的技术已经相当成熟，不存在技术瓶颈问题，这就要归功于中国科研人员在过去数十年的不懈努力。
　　在返回的时候，处处都能体现出航天大国的各种黑科技，比如返回舱表面温度可达到2600K，需要高分子耐高温材料制造而成；返回舱的舷窗玻璃也是特殊材料制造而成；还有通信保障技术等等，都是为了确保飞船在返回过程中不出差错。
　　神十二返回对航天产业的发展
　　从航天产业的角度看，神舟十二号返回时进行了径向交会试验，为今后空间站对接2艘飞船奠定了基础。
　　这说明将来的空间站有可能再增加一个节点舱，扩大规模，对航天下游产业而言，可以抓住这个机会，尽早准备，可提出合理的方案，比如建造舱段的新技术、进入太空旅游产业等。
　　自2016年以来，中国与联合国外空司合作，对所有联合国成员国进行实验项目征集，将用到天宫号空间站上。由于轨道上只有中美空间站，轨道资源匮乏，需要进行的科研项目较多，为了控制成本，天宫号空间站有可能使用新型舱段，比如充气式空间站，可对接到天宫号上。
　　这次神舟十二号测试径向交会技术，就是为今后对接2艘飞船做准备，这样一来，天宫号的任务就会更加丰富，扩大规模也有了可能性。
　　虽然神舟载人飞船的返回技术已经相当成熟，但在细节上部分问题要攻克。比如：
　　1、神舟十二号在黑障阶段的通信问题仍然存在
　　这也是世界级的难题，对航天产业而言，如果能够解决这个问题，就可以让飞船再入大气层阶段全程保持通信。
　　2、在耐高温材料方面，仍需要进一步的提升
　　可以让飞船承受更高的温度，对缩短返回时间有所帮助。
　　3、航天员出舱问题
　　在神舟十二号返回地面之后，航天员通常不能自行出舱，需要工作人员扶着出舱，但是返回舱空间狭小，工作人员有时候无法施展，因此就有人提出是否可以设计一种机械装置，可协助航天员出舱。
　　航天员落地之后需要爬出返回舱，图片来源：国家航天局
　　中俄的返回舱造型相似，返回舱接地之后，俄罗斯设计了一个架子，工作人员从上方将宇航员捞出来，中国航天员需要让返回舱放倒之后，自己先爬出来。
　　俄罗斯航天机构设计了一种架子，从上方将宇航员捞出来，但是宇航员表情也比较痛苦，图片来源：俄罗斯航天局
　　两种方式其实都存在一定的难度，由于航天员刚刚适应重力环境，要自己爬出来其实难度较大，也比较难受。
　　如果有一种辅助装置，将会改善这种情况，也是载人航天下游产业细化背景下的一个突破口。
　　4、科学家进入空间站所面临的问题
　　如果将来让科学家进入空间站，其受训练的时间就大大缩短，如何确保此类航天员顺利在轨工作、返回，将是航天产业所面临的一个新的机遇和挑战。
　　航天技术的大国博弈
　　神舟十二号飞船这次成功返回，代表了中国载人航天技术进一步成熟，已经处于世界领先的状态。
　　▲ 着陆现场
　　欧美也推出了自己的载人航天计划，比如ESA宣布启动欧盟太空计划、NASA希望增加明年的预算、美国商业航天也加快了发展步伐。
　　中国在稳扎稳打推进空间站建造之时，似乎欧美也有些坐不住了，急忙宣布相关发展规划，导致一些项目仓促上马。
　　不可否认的是，在接下来十多年，世界各国对近地轨道的资源开发和竞争将更加激烈，中国也应该提早部署，应对各种突如其来的挑战。
　　作者丨林文杰，工程师，川陀智库高级研究员