宇宙飛行士が地球に帰還するために克服しなければならない課題は何ですか?

中国の宇宙飛行士、唐紅波、唐勝潔、江新林は、有人宇宙船神舟17号に乗って歴史的なミッションを完了した。宇宙船の帰還カプセルが東風着陸地点に無事着陸したことで、6か月に及ぶ宇宙旅行は成功裏に終了した。しかし、宇宙から地球への帰還の旅は容易ではありません。宇宙飛行士は、安全に帰還の旅に出発する前に、宇宙ステーションからの分離、ブレーキと減速、大気圏への再突入、パラシュートによる減速、着陸時の緩衝という 5 つの段階を経る必要があります。

神舟有人宇宙船の構成

宇宙を離れる前の帰還カプセルの準備

宇宙飛行士が地球に帰還したい場合、私たちが車で帰宅する前に車の前部を故郷の方向に向けなければならないのと同じように、まず宇宙船の「姿勢」を調整する必要があります。宇宙船はまず水平方向に反時計回りに90度回転し、軌道モジュールが前方、帰還モジュールが中央、推進モジュールが後方にある状態から横方向の飛行状態に変化しました。これが最初の「姿勢調整」でした。その後、軌道モジュールと帰還モジュールが分離し、宇宙船は推進モジュールと帰還モジュールの組み合わせになりました。次に、アセンブリは、推進カプセルを前方に、戻りカプセルを後方にして反時計回りに 90 度回転し、「ブレーキ」に備えて角度を調整します。次に、推進モジュールのブレーキエンジンが作動し、飛行方向と反対の力を発生させて宇宙船を減速させ、元の飛行軌道から外れて帰還軌道に入ります。これは、宇宙船に「ブレーキ」をかけ、速度を落として帰還の準備をするようなものだ。その後、帰還カプセルと推進カプセルの組み合わせは自由降下を開始しました。

地上から140キロ以上の高度まで降下すると、推進カプセルと帰還カプセルは「分解」する。推進カプセルは大気の摩擦によって発生した高温で燃え尽きますが、帰還カプセルは降下を続けます。このとき、帰還カプセルは、大気圏に突入するための最も正しい「姿勢」、つまり正しい再突入姿勢角を確立する必要があります。この角度は非常に重要です。角度が小さすぎると帰還カプセルは大気圏の端を通過してしまい、帰還できなくなります。角度が大きすぎると、帰還カプセルは速く戻りすぎて、流星のように大気圏で燃え尽きてしまいます。したがって、宇宙船が安全かつ正確に大気圏に帰還できるようにするには、帰還カプセルの推進サブシステムが適切に機能する必要があります。

帰還カプセルが大気圏に突入

大気圏を越えるという厳しいテスト

帰還カプセルは地上から約100キロメートルの地点で大気圏への再突入を開始する。このときの速度は7.9km/sにも達します。このような高速では、大気圏に衝突すると激しい摩擦が生じます。摩擦によって発生した熱により、帰還カプセルは瞬時に大きく輝く火の玉に変化します。しかし、心配しないでください。リターンカプセルは、高温の問題を完全に解決できるさまざまな熱保護対策が施されています。最も懸念されるのは、帰還カプセルの周囲にプラズマガスの層が発生することである。このガス層はすべての電磁波を遮断します。このとき、帰還カプセルは地面との接触を失い、「ブラックバリア」現象が発生します。この状況は約240秒間続きますが、心配しないでください。帰還カプセルが地球から約40キロメートル離れると、この「黒い障壁」は魔法のように消え、地上の測定制御部門は再び帰還カプセルの位置を見つけることができるようになります。

パラシュートによるスムーズな着陸

安全確保の重要な役割：パラシュート

帰還カプセルが地上から約10キロメートルまで降下すると、回収・着陸システムが作動し始めます。まずパラシュートキャノピーが飛び出し、続いて誘導パラシュート、減速パラシュート、メインパラシュートが飛び出します。まず先鋒として小型の誘導パラシュートが出現し、次に減速を助ける減速パラシュートが出現し、最後にメインパラシュートが出現します。その面積は数平方メートルから数十平方メートル、そして1,000平方メートル以上にまで、絶えず拡大しています。

なぜパラシュートは別々に開かなければならないのですか?全部開けたらもっと早く遅くなるんじゃないの？メインパラシュートは1,200平方メートルあるため、一気に全開にすると空気でパラシュートが破れてしまうことが判明。そのため、設計者は、最初に部分的に開き、次に完全に展開する 3 段階のパラシュート展開手順を設計しました。これにより、パラシュートを開く際の過負荷が軽減され、宇宙飛行士の不快感が軽減されます。まず誘導パラシュートが開き、次に誘導パラシュートが減速パラシュートを引き出します。一定時間作動した後、減速パラシュートが帰還カプセルから分離し、同時に1,200平方メートルの大型の主パラシュートが引き出される。地上約8,000メートルから6,000メートルまで上昇する過程で、帰還カプセルの速度は毎秒90メートルから約8メートルまで減速される。さらに、安全を確保するため、帰還カプセルにはバックアップパラシュートも装備されています。メインパラシュートシステムが故障した場合、システムは自動的にバックアップパラシュートを判別して起動し、宇宙飛行士の安全を確保します。

着陸プロセス全体を通じて、帰還カプセルにはパラシュートに加えて、逆推力エンジンや座席システムなどの着陸緩衝装置も装備されています。これらの装置は帰還カプセルが地面近くに降下したときに作動し、着陸時の衝撃荷重をさらに軽減し、宇宙飛行士にさらなる衝撃吸収とクッション保護を提供します。

宇宙飛行士たちの帰還の旅はまさにスリリングな冒険です。宇宙から地球まで、帰還カプセルのあらゆるリンクは重要かつ密接につながっています。帰還飛行の成功は、中国の宇宙産業の継続的な進歩を証明する強力な証拠であるだけでなく、広大な宇宙の謎を探求し続け、宇宙産業の発展に新たな輝かしい一章を書き記すよう私たちに刺激を与えるものでもある。

一部の情報は人民日報オンライン、CCTV.com、上官ニュースなどから得たものです。

（科学評論：中国科学院国家宇宙科学センター研究員 劉勇）