神舟十三号将快速返回！从一天缩短到几个小时，是如何做到的？

　　根据最新消息，已经在轨运行6个多月的神舟十三号将于四月中旬返回地球，中国空间站技术验证阶段圆满结束。
　　后续发射的神舟十四号和神舟十五号将携带共计6名宇航员飞往空间站，这将打破中国航天工程史上的记录，预示着6名航天员将同时在轨运行，着手进行对空间站的建造工作。
　　当然，目前大家最关心的肯定就是神舟十三号的返回过程了，从上个月的最后一周开始，神舟十三号飞船已经正式进入返回准备阶段，目前尚在太空生活的三名宇航员也在有条不絮地进行收拾工作，他们需要打包自己的行李，检查返回舱的各种设备状况以及整理空间站和返回舱的各种实验仪器等等。
　　在此过程中，我们得到来自航天部门的最新消息，就是神舟十三号飞船返回过程将不同于历次飞船，我国将首次采用＂快速返回＂技术，该技术可以将飞船返回的时间由之前的24小时缩减至8个小时， 大大减少了航天员滞留在太空中的时间。
　　神舟十三号飞船怎样实现快速返回？
　　这次媒体透露的＂快速返回＂技术之所以能够引起广大航天爱好者的关注，是因为我国首次将其运用在航天工程上，神舟十二号飞船已经对与其相关或相似的技术进行了技术验证，接下来就是看神舟十三号的精彩＂表演＂。
　　快速返回技术，顾名思义就是能够使返回舱从空间站或飞船其他部位快速分离并快速安全地降落到地表的飞船回收技术。
　　中国空间站以及飞船的运行轨道一般都是在地球上空400千米左右，这个距离并不算很长，地面交通工具不到四个小时就可以完成这项驾驶任务，然而，后者是横向交会距离，而前者是径向交会距离，航天飞船又是处在大气层之外且危机四伏的宇宙环境中，这个返回过程看似简单，实则是＂步步惊心＂。
　　按照以往飞船返航的时间来算，一般都需要24个小时，甚至更长， 比如神舟十二号飞船从接受返航指令起到降落地球，整整耗费了近28个小时，虽然飞船从点火制动到顺利抵达地球表面最多只需要1个小时左右，但要寻找合适的返回窗口，则必须经过一个漫长的等待阶段，而这个阶段需要飞船不停的绕地球转圈。
　　因为飞船的降落点是固定的，需要等待返回窗口，并不能随便进入大气层，否则飞船可能会与地面控制中心双向失联，甚至会降落到他国境内，引起航天事故。
　　而过去飞船在返回之前一直在绕地球转圈的主要目的，就是让飞船的轨道位置能和着陆场的上空位置吻合， 这样等飞船再入大气层之后，就能以较小的误差降落到指定的着陆场上，比如神舟十二号飞船就绕地球飞行18圈，最终才找到了返回窗口。
　　二十多个小时其实也不算长，但对已经坐在返回舱中的三名宇航员却是精神和肉体上的双重煎熬，众所周知，返回舱的面积不比空间站，返回舱空间非常狭小，整间舱内才20多平方米， 再加上其中摆放了各种仪器以及航天员所使用的座椅，那么可供航天员活动的空间就变得更加有限。
　　另外，在这大约一天的时间里，航天员无法像地面正常人或生活在空间站里那样自由活动，返回舱一旦进入返回流程，就要时刻做好返回窗口出现的准备，航天员需身着航天服并固定在座椅上，以防进入大气层时的高温环境和颠簸现象对航天员造成伤害，在这个过程中，进食，如厕等正常行为都可能成为奢望。
　　所以，＂快速返回＂技术将这个时间缩短绝对是一次伟大的进步，将大大提高航天员的舒适度和航天任务效率，那么这项技术到底是什么意思呢？首先我们应该知道的是飞船若采用普通返回方式将经历的流程，以神舟十二号为例。
　　通常来说，航天飞船包括三个部分，即返回舱，轨道舱和推进舱，飞船在接受到地面指控中心的返航命令之后，轨道舱可能还会在太空执行一段时间任务，所以返回舱首先会和轨道舱分离。
　　当然，神舟十二号返回时比较特殊，因为它还多做了一个＂径向交会＂的高难度热身动作，过去我国的航天器交接都是处在同一个水平线上，叫做水平交会，而神舟十二号的径向交会就是为后来的神舟十三号径向对接做技术验证工作，这项技术也为神舟十三号即将到来的快速返回技术奠定了基础。
　　返回舱和轨道舱分离之后，推进舱会推动返回舱继续绕地飞行，通常需要绕地球飞行10多圈，每圈约1.5个小时，待出现返回窗口之后，推进舱发动机再次推动着飞船从约400千米的高度降至离地面约145公里的高度，这个时候返回舱会和推进舱进行分离工作。
　　分离后的推进舱会坠进大气层焚毁，而返回舱则在距地面约100公里的位置正式再入大气层，飞船进入大气层后，将面临整个过程最恶劣的阶段，随着空气密度越来越大，飞船会与空气剧烈摩擦，瞬间产生上千摄氏度的高温，并进入黑障区，飞船会与地面指控中心双向失联。
　　飞船在大气层中的飞行时间较短，大约为几分钟，通过大气层之后，飞船的速度会从每秒7.9公里降到每秒200米以下， 最终在距地面大约10公里的地方，返回舱上的降落伞会打开，掣肘飞船速度，伴随着厚重的防热层从舱身脱落，这个过程使其速度降到每秒3.5米左右，最终在距地面大约一米左右的高度，返回舱会启动反推发动机并使其平稳降落在地表。
　　从飞船绕地飞行以等待返回窗口到最终顺利降落至地面，整个过程笔者已经在前面描述得非常清楚，这是一个用时较短但工作流程非常繁庸复杂的过程，而要实现快速返回的预设功能，就必须减少飞船绕地飞行的时间。
　　虽然相关技术部门并没有为我们透露关于快速返回的具体细节，但笔者认为，快速返回技术和飞船的快速交会对接技术有很多的相似之处， 通过了解飞船与空间站的快速交会对接，则可以相应的了解到飞船快速返回的主要流程。
　　前面提到过，神舟十二号飞船在返回前曾做过一个径向交会的技术验证工作，帮助神舟十三号飞船实现了与空间站径向交会对接的工作，我们知道，飞船在发射升空进入太空后，其运行轨道不会马上和空间站处在同一条水平线上。
　　飞船通常最先会出现在空间站下方，两者处在不同的轨道上飞行，两者不仅存在一定的高度差且位置都在不停地变化。
　　在过去技术有限的情况下，飞船要想逐步地靠近空间站并与其进行对接，则需要通过地面控制中心确定飞船和空间站两者分别所处的位置， 然后地面控制中心会将数据发送给航天员，航天员再根据这个数据逐步提高飞船的飞行轨道，最终与空间站保持在一个水平线上，完成对接。
　　这个过程看似简单，实际上也需要航天员耗费大量的时间，主要就是等，一方面是要仔细分析地面站传导过来的数据，再根据数据随时变更自己的运行轨道，另外就是要等待地面站传来的最新数据，每次根据数据变动再来改变自己的轨道，确定下次加速的时间和新的轨道载入， 这个过程肯定需要耗费大量的时间，而且整个过程也不能出现差错，否则＂差之毫厘，谬之千里＂。北斗卫星导航系统大显身手
　　而现在我们通过北斗卫星导航系统 就可以快速确定飞船与空间站的位置，不再需要通过地面站的一次又一次测量来给飞船下达变轨的指令，飞船上的计算机可以根据北斗卫星导航系统提供的数据来制定最合适的加速和变轨方案， 最终在较短的时间内完成与空间站的对接，径向交汇对接靠的就是这个方法，过去需要一整天，现在短短几个小时就能完成。
　　飞船返回和对接是个逆向过程，那么也存在很多的相似之处，飞船对接的目标是空间站，而飞船返回的目标则是地面的某个着陆场。
　　飞船什么时候和空间站分离，在哪个位置分离以及后续的返回舱和推进舱该在什么时间点分离，飞船该如何减速，在什么位置和时间减速，减速的比例又应该达到多少等等这些问题都需要通过仔细计算，最终得出准确的答案。
　　比如＂进入走廊 ＂，飞船在进入大气层之前必须确定好再入角和速度比例， 如果再入角过小，飞船可能会被大气激波给直接弹射回去，再入角过大，飞船和大气层的摩擦力以及所受的冲击力都会增大，届时返回舱中的航天员可能承受不了，所以对这些数据的把控必须准确。
　　另外，所谓的飞船返回窗口，就是飞船飞行的位置正好对着陆场的上空，它们的位置一旦吻合，此时的飞船就可以在推进舱的动力下进入大气层，由于地球上空被一层厚厚的大气所包裹，过去人们要想了解飞船和着陆场的相对位置，也需要通过地面站的测量，非常耗时耗力。
　　但现在通过北斗卫星系统，我们可以实时动态地监测和掌握飞船的位置，也可以缩减飞船等待返回窗口的时间，实现预测制导的功能。
　　北斗卫星可将飞船和地面着陆场的相对位置发送给飞船计算机系统，随后再由计算机制定出返回的最佳方案，数据不仅更加精确，整个流程也会显得更加连贯，其中时间占据大头的＂返回窗口＂等待期一旦被缩短，那么整个飞船抵达地面的时间也会大大缩短。
　　目前我国的＂快速返回＂技术已经通过技术验证，接下来就是实际运用的见证，航天员已经在太空运行了6个多月，身体已经非常脆弱，如果能使其在返回过程中更加舒适，减少不必要的太空滞留时间，这也是莫大的人文关怀，感谢航天工作人员为中国航天事业作出的巨大贡献，在此致敬航天人！