各國載人航天器返回地球著陸點(diǎn)的選擇

薛亮

北京時(shí)間2022年4月16日9時(shí)56分，神舟十三號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸，現(xiàn)場醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)航天員翟志剛、王亞平、葉光富身體狀態(tài)良好，神舟十三號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。繼2021年9月17日神舟十二號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸之后，這是東風(fēng)著陸場又一次執(zhí)行載人飛船搜索回收任務(wù)。

此前神舟十三號(hào)載人飛船于2021年10月16日從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過為期6個(gè)月的太空駐留，創(chuàng)造了中國航天員連續(xù)在軌飛行時(shí)長新紀(jì)錄。2022年4月16日9時(shí)06分，由北京航天飛行控制中心通過地面測控站發(fā)出返回指令，神舟十三號(hào)載人飛船軌道艙與返回艙成功分離。此后，飛船返回制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，返回艙與推進(jìn)艙分離，飛往東風(fēng)著陸場。

東風(fēng)著陸場一直以來是作為我國載人航天事業(yè)的副著陸場進(jìn)行建設(shè)的，多年來充當(dāng)四子王旗著陸場的備用著陸場。早在神舟十二號(hào)載人飛船著陸時(shí)，大家就開始關(guān)注為何著陸場不設(shè)在發(fā)射場，又為何要從主著陸場的草原換到副著陸場的沙漠戈壁。以下我們來探究一下各國如何選址和建設(shè)載人航天器返回地球的著陸場。

載人航天器的基本知識(shí)

航天器（spacecraft）一般指的是采用運(yùn)載火箭作為推進(jìn)裝置發(fā)射至外太空的人造物體，其用途主要包括通信、地球觀測、氣象監(jiān)測、導(dǎo)航、行星探測以及運(yùn)輸人員和貨物等。按照是否載人區(qū)分，航天器可分為無人航天器和載人航天器，包括人造衛(wèi)星、人造行星和空間探測器。載人航天器一般被稱為宇宙飛船，也包括空間站。處于地心軌道和日心軌道等環(huán)繞軌道上的航天器一般不會(huì)自行推進(jìn)，但多數(shù)還是配備了推進(jìn)裝置以便更改軌道。

載人航天器可以分為載人飛船、航天飛機(jī)和空間站。

載人飛船一般是設(shè)計(jì)為一次使用的載人航天器，其太空艙呈膠囊形狀，也被稱為膠囊型宇宙飛船，被中國、美國、俄羅斯（前蘇聯(lián)）和歐洲廣泛使用，以我國的神舟號(hào)載人飛船、俄羅斯（前蘇聯(lián)）的聯(lián)盟號(hào)載人飛船以及美國的阿波羅號(hào)載人飛船為代表。美國曾為了推廣使用航天飛機(jī)，一時(shí)停止過使用載人飛船，但后來由于成本和安全問題停止使用航天飛機(jī)后，重新采納載人飛船，并選擇了獵戶座載人飛船。載人飛船最初設(shè)計(jì)都是一次使用的，但21世紀(jì)以來設(shè)計(jì)的獵戶座飛船和龍飛船2號(hào)都是可重復(fù)使用的。

航天飛機(jī)是可以反復(fù)往返于地面和軌道間的載人航天器，系統(tǒng)整體或部分被設(shè)計(jì)為可重復(fù)使用，一般配備有用于返回地面的機(jī)翼，也被稱為可重復(fù)使用發(fā)射系統(tǒng)，以美國的哥倫比亞號(hào)、挑戰(zhàn)者號(hào)、發(fā)現(xiàn)號(hào)、亞特蘭蒂斯號(hào)和奮進(jìn)號(hào)航天飛機(jī)為代表。不使用助推器的單級入軌（SSTO）航天飛機(jī)正處于研發(fā)階段，但仍存在重大技術(shù)挑戰(zhàn)。

空間站是為了讓宇航員在太空駐留的太空設(shè)施，通常位于行星或衛(wèi)星周圍的軌道上。

我國載人航天器的著陸場

位于內(nèi)蒙古阿木古郎大草原的四子王旗著陸場與美國肯尼迪航天中心主著陸場、美國愛德華茲空軍基地、俄羅斯載人航天主著陸場等世界知名著陸場齊名。我國的神舟一號(hào)至神舟十一號(hào)飛船均在四子王旗著陸場成功著陸。據(jù)上海市宇航學(xué)會(huì)資深航天科普專家、上海宇航系統(tǒng)工程研究所研究員陶建中介紹：“四子王旗著陸場僅有2千平方公里，而東風(fēng)著陸場搜救面積達(dá)2萬平方公里，更適合從中國空間站返回的飛船著陸。”神舟飛船以往返回地球的起始點(diǎn)比較固定，一般是從距離地球3百多公里的飛行軌道返回。上次神舟十二號(hào)和此次的神舟十三號(hào)均是從中國空間站返回，而空間站一直在軌道飛行，時(shí)高時(shí)低，高度在距離地球350公里到450公里范圍內(nèi)變化，如此一來返回起始點(diǎn)就不固定了。起始點(diǎn)發(fā)生變化，著陸軌跡也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，相比四子王旗，東風(fēng)著陸場面積更大，更能適應(yīng)這樣的變化，加上又是沙漠地區(qū)，附近居民少，影響小。自神舟十二號(hào)起，從中國空間站返回的飛船都在東風(fēng)著陸場著陸，這里靠近酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，也更方便配備人力物力。

美國載人航天器的著陸場

美國國家航空航天局（NASA）下屬的肯尼迪航天中心（KSC）位于佛羅里達(dá)州東海岸布里瓦德縣梅里特島，緊鄰卡納維拉爾角空軍基地（CCSFS），是美國NASA最重要的航天發(fā)射核心基地之一，由載人航天器發(fā)射場、發(fā)射管制設(shè)施和有效載荷維護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成。美國的航天飛機(jī)曾將肯尼迪航天中心作為發(fā)射場和主著陸場。愛德華茲空軍基地作為航天飛機(jī)的備用著陸場也廣為人知。愛德華茲空軍基地位于加利福尼亞州東部莫哈韋沙漠的羅杰斯干湖，是美國著名的飛機(jī)研發(fā)試驗(yàn)基地，進(jìn)行各種飛機(jī)的試飛，當(dāng)航天飛機(jī)難以在肯尼迪航天中心著陸時(shí)，也會(huì)返回該基地。此外，美國的航天飛機(jī)曾在美國境內(nèi)設(shè)有多個(gè)備用著陸場，在全球范圍內(nèi)也設(shè)有為數(shù)眾多的應(yīng)急支援著陸場。

美國的載人飛船主要有水星—宇宙神號(hào)飛船、雙子座飛船和阿波羅號(hào)飛船，均選擇在肯尼迪航天中心發(fā)射，返回地球時(shí)在廣闊的海域進(jìn)行著陸回收。以雙子座飛船為例，其主著陸點(diǎn)選址邁阿密以東、百慕大群島西南的大西洋特定海域，副著陸點(diǎn)選址沖繩群島以東、夏威夷群島以西的北太平洋特定海域。以阿波羅號(hào)飛船為例，其返回地球要求至少要保障四個(gè)著陸海域，根據(jù)任務(wù)情況選定主著陸點(diǎn)、副著陸點(diǎn)和應(yīng)急支援著陸點(diǎn)。相比陸上著陸場，載人飛船返回地球時(shí)在海上著陸點(diǎn)進(jìn)行著陸回收，可以適當(dāng)放寬精度要求，對地面設(shè)施的影響也相對較小，但對海上搜救作業(yè)的要求更大。因?yàn)槊绹谌蚋鞔笱缶鶕碛袕?qiáng)大的海軍力量，眾多的海軍基地也能支持海上搜救工作，因此美國的載人飛船均采取海上著陸。

俄羅斯載人航天器的著陸場

俄羅斯（前蘇聯(lián)）的載人飛船主要有東方號(hào)飛船、上升號(hào)飛船和聯(lián)盟號(hào)飛船，均選擇在拜科努爾航天發(fā)射場（Baikonur Cosmodrome）發(fā)射。拜科努爾航天發(fā)射場位于哈薩克斯坦境內(nèi)的克孜勒奧爾達(dá)州，目前由俄羅斯航天國家集團(tuán)管理。俄羅斯（前蘇聯(lián)）的載人飛船返回地球時(shí)均選擇在陸地的著陸場進(jìn)行著陸回收。東方號(hào)飛船的著陸場早期選址于俄羅斯薩拉托夫州，位于烏克蘭與哈薩克之間，后來俄羅斯載人飛船的主著陸場均選址于哈薩克斯坦卡拉干達(dá)州的特定區(qū)域。俄羅斯地處中高緯度地區(qū)，北部和東部海域海水溫度低，西部和南部海域缺乏搜救配套支持，如果采用美國模式的海上回收并不現(xiàn)實(shí)，花費(fèi)的成本也更為巨大，且載人飛船發(fā)射場所在的哈薩克斯坦大草原為飛船返回地球提供了難得的人煙稀少著陸場，也可以充分利用拜科努爾航天發(fā)射場的監(jiān)控設(shè)施，避免重復(fù)建設(shè)，因此采取陸上著陸。此外，鄂霍次克海、北美大草原以及印度洋等特定區(qū)域也都是俄羅斯載人飛船潛在的應(yīng)急支援著陸場。

日本航天器的著陸場

由日本內(nèi)閣府、總務(wù)省、文部科學(xué)省和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省共同管轄的國立研究開發(fā)法人宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）承擔(dān)日本國家層面的航空航天研發(fā)任務(wù)，總部位于東京都調(diào)布市。JAXA擁有種子島航天中心和內(nèi)之浦宇宙空間觀測所兩處航天發(fā)射中心，主要負(fù)責(zé)發(fā)射人造衛(wèi)星和觀測火箭，從目前來看并沒有設(shè)置著陸場的功能。此外，北海道空間港（宇宙港）正朝著建設(shè)可供世界各地民營企業(yè)和大學(xué)研究機(jī)構(gòu)自由使用和共享的宇宙港的方向建設(shè)中。

（作者系上海圖書館〈上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所〉副研究員）93E138AE-F48F-45A9-99B7-353713387AF7