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  • 当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    航天器重返地球,何处是归乡?

    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    图1为一个搜救队在联盟TMA-18M太空舱着陆地点工作

    “航天器着陆点的选择和编排使用了美国军队所谓的后向规划/倒序安排(足够明智)。从预期终点开始选择,然后按照所需的操作及时间倒序返回,一直退回现在的实际地点。通常这种规划在现实实际战斗、建筑施工和飞船着陆中使用。

    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    以美国航天飞机为例,着陆地点(预期终点)通常在第一次发射之前已选好。除了两个主要地点(加利福尼亚州的爱德华兹空军基地和佛罗里达州的海角处),根据跑道的可用性,政治和安全顾虑以及后勤问题。对于每一个航天飞机来说,必须在在每一个紧急后备站提前部署由数百名工作人员组成的团队,并且根据任务、时间表以及该任务的计划轨道选择着陆点的人员配置。着陆点一旦被选中,着陆程序则开始运行即向后规划并加载到计算机上,预备使用。

    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    在飞机计划执行过程中,如果预先计划窗口出现,航天飞只能根据需要转向不同的着陆点。所以什么是飞机窗口?为什么他们如此重要呢?窗口是后向规划的结果。对于每一个最终目标(可能最终加利福尼亚着陆、在国际空间站对接,或者是在月球触地),后向规划可用以计算最早和最晚的开始时间,也因为飞行计划中时间的波动,导致了这一结果出现——预先计划窗口。

    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    通常来说,输入是极其复杂的。当发射航天飞机到国际空间站时,我们需要做的,不仅要计划国际空间站在哪里,而且在执行任务的时候你不得不中止,这又会影响时间选择。

    对于月球着陆情况可能更加复杂。除了选择正确的目标,我们还要确保着陆和所有关键交会对接在阳光充足的情况下进行而且,由于早期的飞行任务非常短暂,所以着陆任务执行从始到终。换句话来说,当在登月舱的尼尔·阿姆斯特朗启动下降引擎以着陆月球时,他已经在制定一个让他返回的计划,无论是否实现着陆任务,计划最终目的都是与在轨道器内的迈克·柯林斯汇合。其实他们的背后有一整个团队提供支持。”

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    这部纪录片(制作良好)更多的介绍了阿波罗计划(美国系列载人登月飞行计划),除此以外能给我们提供天体导航的基本概述。注:可能是《PBS阿波罗登月》或重返月球 Apollo: Back To The Moon (2集全)

    科幻小说作家C斯图尔特·哈德威克是未来赢家中的L.罗恩哈伯德,也是两次巴恩纪念奖的决赛选手。一个来自南达科他州的南方人。

    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    图二 答者:科幻小说家C斯图尔特·哈德威克

    返航的最后一步:如何重返大气层?——美国宇航局如何选择返回地点呢?

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    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    图三、四 飞离月球,飞入大气层

    你所说的飞船一定是“阿波罗号”重返大气层的飞行器。航天飞机重返大气层的飞行器有一条跑道,然后飞到那里降落。“阿波罗太空舱在海中降落,距离返回船舱只有几米。距离太近,甚至有碰撞的可能。

    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    图五 海上溅落

    在每一种情况下,飞行员是第一批目睹海中溅落的人。海中溅落的位置首先被确定下来。然后太空舱选择目标物体,避免迷失方向。你曾经和朋友用棒球和棒球套玩过游戏吗?思考一下你是怎样把球传到你朋友手中呢?

    这里有一个关于重返大气层运算的形象阐述:重返大气层过程中等离子体鞘层是否会干扰光或者紫外无线电通讯呢?(返回舱下降到一定高度,进入无线电“黑障区”,接收不到对方发送的无线电信号)

    离轨和重返大气层——如何用一小步放下卫星?

    在视频上可以模拟简单的返回舱(运行1分26秒),模拟在火星上的做法(火星上的大气层并未像制动器)

    下面介绍航天飞机是怎么做的:

    美国航天局经常提及“发射窗口”和“重返窗口”。也许会有一定的时间,在该段时间内,“机会窗口”作为执行一个机动动作出现 。越靠近窗口的中间,越容易进行机动。为了更高效地进入火星,当我们发射卫星时,火星一定在我们身后的轨道上。在任何时候,执行任务的地点需要更多的燃料或者消耗更多的时间,或者两者兼而有之。

    任何开始机动的决定都是经过分析后才执行的,并且在决策时间达到顶峰或者“机会窗口”闪现之前,任务控制中心会标注为“执行/不执行”。

    最终决定可能是由特派团指挥官做出的。在下一个轨道,或许存在能够开始大部分操作的目标轨道。

    在重返大气层的过程中,为了重返地球,他们简单的标准目标,就像投手标准捕手的手套或者三柱门一样。

    当航天器返回地球时,美国宇航局如何寻找着陆点?

    图为俄联盟MS-11载人飞船着陆

    尽管俄罗斯的返回舱降落在了陆地上(而不是海洋上),但也采取了上述同样方法。其实这两种情况下所应用的轨道力学是相同的。

    这段视频记录了加拿大宇航员克里斯·哈德菲尔德和一两个来自国际空间站的同伴在返航途中的情景。

    视频情境说明:等待脱离轨道阶段开始时,克里斯在正在更新程序。7:30开始录像,跳过不重要的事情类似于取消对接程序、准备着陆以及克里斯为该场合准备的枫叶T恤。

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3. quora-露白

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