我国的航天器返回时,万一落到别的国家怎么办?
飞天是人类的终极梦想,是对星空的浪漫幻想,是为了寻找同类的殷殷期盼。当人类降生到地球之时,我们就开始寻找同类,相互交流,逐渐形成一个个璀璨的文明。但是每当仰望浩瀚天河之时,总有一种孤寂之感油然而生。不禁遐想这漫天繁星可有生命居住,他们是仙风道骨的仙家道人还是凶猛狠辣的魔神?这天外来客可否与我交游?
为了完成这个伟大的梦想,人类耗费了2000多年的时光终于实现了千年以来的夙愿,飞向了广袤的太空。而助力我们航行的就是一艘艘航天飞船。由于某些历史原因,我国航天事业起步较晚。一些西方国家在我们发射载人航天飞机时,唱衰我们,认为我们没有能力安全回收航天器。但事实现实给了他们一个狠狠的耳光,不过我们自己也会想,万一我们的航天器不小心掉到别国了会怎么样?
航天技术的发展
上世纪50年代,世界上第一颗人造卫星的发射拉开了两个超级大国的竞赛的帷幕,在这场竞赛中国家的威望、意识形态高地的占领和科技实力的展示是最主要的动机。
1957年10月4日,苏联成功发射了世界首颗人造卫星“斯普特尼克一号”。这颗卫星是一颗形似篮球的金属铝球,球内部装有无线电发射机和电池,头上长着四根天线辫,长度在1.5m~2.9m 之间,是一颗探测卫星。它的存在让美国人感到无比焦虑,因为它很有可能窥探到美国的军事机密,美国人在苏联面前就像是刚出生的婴儿,被看得干干净净。苏联的抢跑使美国人加快了卫星的研究,于是4个月后美国的卫星也升空了。这颗卫星叫做探索者1号,发射于1958年1月31日,这颗赶工出来的卫星主要任务就是亮肌肉,给西方民众吃颗定心丸。
接着在1958年,苏联开始发射月球探测卫星,收集月球资料,为登月做准备。1959年1月2日,月球1号探测卫星发射成功,成为第一颗飞越地月空间到月球轨道的卫星。同年9月在经历了5次失败之后,月球2号在月球表面硬着陆,成为第一个踏上月球的人类造物。1个月后月球3号发回了首张月球背面图。1961年是人类航天史上辉煌的一页,在这一年苏联与美国先后将人类送上了地球上空,加加林成为世界上首个太空人。
为了实现载人航天的设想,科学家们和宇航员都付出了大量的精力,其中还有许多因为航天梦而牺牲的动物,莱卡作为开天辟地第一位太空狗,而被人们铭记。动物们的航天旅程使人类航天员能够提前训练体能以适应太空环境。1969年是划时代的一年,这一年美国摆脱了落后姿态,一举打败苏联将3名宇航员送入月球,人类终于踏上了遥望了几千年的月球,实现了飞天梦。此后人类航天技术飞速发展,卫星遥感技术、气象卫星、导航卫星、远程通信卫星等卫星技术的诞生,为我们的发展带来极大的便利,同时推动了娱乐行业的发展。
在美苏两国竞争时,我国也没有落下脚步,虽然西方世界极力打压我们的发展,对我们实行技术封锁,但是我们仍然没有放弃搞自己的卫星和航天器。1970年4月24日是一个非同寻常的日子,这一天我国自行研发的第一颗卫星在酒泉发射基地成功升空,由此开创了我国航天新纪元,使我国成为继苏联、美国、法国、日本之后的第五个拥有自己的卫星的国家,极大地提振了我国的士气,提升了国际地位。
东方红1号卫星在24日21时35分由长征1号运载火箭发射,东方红1号是一个类似球形的多面体,直径约1米,重约173千克头上也有四根辫子,用以接收信号。东方红1号成功升空之后在地球上空播放了《东方红》音乐,全世界都听到了我们的声音。
东方红1号的开门红之后,我国陆续发射了返回式遥感卫星、东方红2号、3号卫星、风云2号卫星等多颗卫星,包含气象、通信、导航等等功能,这些卫星的发射为北斗卫星网络的建立打下坚实基础,成就了我国辉煌的卫星事业。研发北斗卫星的同时,科学家还在攻关载人航天飞行系统和航天飞机的制造。2001年,神舟2号无人航天飞船发射成功,这次发射为之后的载人航天打前站,收集航天飞行的相关数据。
第二年,搭载着模拟人的神舟3号飞船发射,我国载人航天飞船正式起飞进入倒计时。2003年,酒泉卫星发射中心,全副武装的杨利伟准备就绪,向领导请示出征。10月15日上午9点整,火箭发射。9点10分飞船进入预定轨道,飞船发射成功,这标志着我国成为世界第三个拥有载人航天实力的大国,揭开了航天事业的新篇章。
2008年神舟七号发射,宇航员首次出舱活动,开展卫星伴飞、卫星中继等科学试验活动。2019年嫦娥5号降落到月球背面,为实现载人登月活动做好铺垫。70年代以来,我国航天事业飞速发展,东方红、风云、玉兔、嫦娥一系列的航天器的发射,构筑成我国宏伟的航天事业。
目前航天探索活动分两大类,一个是探索和了解外层空间的活动,一个是开发和利用空间资源的活动。在探索和了解宇宙空间的活动中,我们除了要把相关资料传回地面,还要获取空间样品和环境样本(月壤、月岩),并将它们带回地面以供研究分析。
因此,这就涉及到航天器回程的问题,涉及返回技术与返回式航天器。
航天器返回技术
航天器返回技术,是由美苏两国在太空竞赛中首先提出并试验成功。据统计,自1950年代以来,全世界所发射的航天器中,返回式航天器占三分之一。到1990年初,我国发射成功的26颗卫星中有11颗是返回式卫星,占总数的42%,由此可以看出返回式航天技术在整个航天史上占据的重要地位。迄今为止,全世界掌握了返回技术和有能力发射返回式航天器的国家只有美国、俄罗斯以及我国。
目前全世界发射的一千多个返回式航天器也都是由三国所发。因此,我国及美俄三国在世界航天事业中占有特殊地位。世界上第一个返回式卫星是美国在1959年发射的发现1号卫星,此外我国和苏联的第一颗卫星也都是返回式卫星。
返回式航天器为什么在宇宙探索中拥有如此高的地位呢?这是因为在航天探索中载人航天能发挥人类的主观能动力,主动积极地去探索、获取试验样本,以促进航天事业的发展,为人民提供更美好的生活。人上天之后,采集完样本或者遇到紧急情况就需要返回飞船回到地面,样本之类的“土特产”也只有回到地面才能发挥它最大的作用,造福人类、深入了解宇宙的起源。因此,返回技术及应急医疗技术是载人航天必须掌握的“拳头”技术。
航天返回技术从美苏冷战开始萌芽,在太空竞赛中形成和发展,在21世纪兴盛。返回技术大致分3种,弹道式、升力式、滑翔伞三种。其中弹道式航天返回技术是最早的航天返回技术,其余两种都是在其基础上发展起来的。航天飞船回到地球的工序相较起飞更困难些,毕竟没有火箭顺风车坐了。飞船返回地面要经历航天器脱离轨道,再入大气层和着陆降落到指定地点三个过程。
在返航时,首先要向地面报告任务已经完成请求返航,在收到返航指令后才可以返航。航天器在脱离轨道时,姿态要根据任务要求变换,但在返回地球时必须保持一种特定的离轨姿态,即背朝地球,底朝太空,机头在后,机尾在前,其目的是利用发动机的反作用力使飞机减速,当飞机速度小于第一宇宙速度时,在万有引力的作用下该航天器向地面降落。
这个降落也是有讲究的,因为在地球上它降落的只有两种降落点,一是陆地二是海洋。一般在降落之前就要算好降落点,以便地面人员救援、迎接等等。到2011年为止,美国在全球有45个紧急降落点,发射段海外紧急着陆点有西班牙的萨拉戈萨、穆龙,摩洛哥的本吉尔,冈比亚的班珠尔。美国使用的是弹道滑翔式返回方式,在进入大气层后产生巨大的升力,有2000千米的机动能力,因而选择在陆上大型机场降落。
由于降落的范围不好确定,在降落时一点风吹草动就会导致航天器偏航,所以航天器降落时,要求国家具备高效快速的应急反应能力。在2000年前这种搜救能力只要美、俄拥有因此,美国等西方国家在神5上天之前,一直唱衰我国没有能力发射和接收航天器,说不定还会飞到别国去。
但事实给了西方国家一个响亮的耳光,在神5返回时,我们的航天器并没有飞到别国去,而是安全地降落在内蒙古四王子旗的草原上。这都依赖于航天设计师的精准计算,将航天器可能出现的位置都圈出来,并在当地建立相应的急救搜索机制,最终成为世界第三个拥有航天急救搜索机制的国家。
虽然我们的航天器降落十分精准,但是万一落到别国土地上该怎么办?
万一落到别国怎么办?——外层空间条约
实际上,在载人航天事业开始之前,就有人想到万一自家的卫星或者其他的航天器落到别家地盘上,要怎么办。
1970年代,联合国签署的《外层空间条约》就是因此而生的,其中第5条规定各缔约国应当将宇航员视为人类派往外层空间的使节,因此在宇航员发生意外,紧急降落到另一缔约国时,各缔约国应当提供一切必要的帮助。并在宇航员安全着陆之后将其安全地交还给航天器制造国家。所以即使我们的航天器紧急降落到别国了,人员的安全还是有所保证的。再说了以我国目前的航天返回技术,我们降落到别国的概率极其微小。
我国的航天事业从一穷二白到百花齐放,依靠的是成千上万名航天设计师及工作人员,是他们日以继夜地辛劳为国家筑起太空长城,使我国能够在航天事业上屡立奇功,实现中华民族的飞天梦。