神舟飞船是如何做到，在1米高处精准反推着陆的？为何美国不用？

　　此前中国梦天实验舱作为＂天宫＂的组成部分之一，已经顺利完成了交会对接过程，神州十四号航天员无疑又协助完成了一项太空在轨任务。
　　此时三名宇航员的在轨驻留时间已经达到了近5个月，过不了多久就会结束＂出差＂，返回地球，因此返回舱着陆技术再次进入人们的讨论范围。
　　而参考对象，自然是实现了1米高精准反推着陆，以极其平稳姿态落地的神州十三号返回舱。
　　以平稳姿态着陆的神舟十三号返回舱
　　那么，这种精准反推着陆到底是如何做到的？美国为何不用呢？神舟飞船的精准反推着陆
　　首先咱们先来了解一下什么叫做反推着陆。
　　这种着陆方式的关键点在于反推发动机，反推发动机启动之后向上产生的冲量可以大幅度减小着陆速度，进而有效降低＂冲击载荷＂。
　　反推着陆的关键在于反推发动机
　　这种着陆方式的优点是速度很低，着陆时产生的冲击载荷比较小。
　　不过由于对发动机等要求比较高，所以缺点也很明显，增加了系统复杂度和系统质量，主结构承担了冲击载荷之后，会产生变形的情况，难以重复利用。
　　其次再来看看神舟飞船返回的基本流程，为了尽可能地降低速度，返回舱需要依次打开降落伞。
　　使用反推发动机着陆的基本流程
　　第一个降落伞是引导伞，它的作用是帮助返回舱校正位置，避免它以东倒西歪的造型落下来。
　　在确定返回舱的位置之后，再打开第二个伞，这个伞的功能是帮助返回舱减速。它的开伞速度比较快，伞面则比较小。
　　最后一个伞就是大家熟知的主伞了。
　　这个伞比前面两个伞要大得多，比如神舟十三号主伞的表面积可以达到1200平方米，完全展开之后可以覆盖3个篮球场。
　　神舟十三号的主伞又大又显眼
　　之所以做得这么大，除了是想让它进一步发挥减速效果以外，还要让其起到提示的作用，让人们用肉眼也能直接捕捉到返回舱。
　　以上是着陆之前的减速工作，可是哪怕经过这样的减速过程，返回舱的速度依旧能达到9米/秒，所以此时就轮到反推发动机开始发力了。
　　即使有伞协助减速，返回舱速度依旧很快
　　咱们以神舟十三号飞船为例，它身上装了4台反推着陆发动机，为的就是帮助返回舱减速，让宇航员顺利着陆。
　　不过只有发动机是没用的，还需要它做到在关键位置＂精准刹车＂。这个所谓的刹车需要4台反推着陆发动机在10毫秒内同时点火，然后让燃气从尾部喷出，以此来起到减缓落地速度的目的。
　　需要让返回舱底部的4台发动机同时点火
　　根据资料来看，每台反推发动机都能在一瞬间就产生3吨左右的推力。因此，当4台同时工作时，推力能达到十几吨，而这个推力刚好就能有效地减弱返回舱的速度，降低它的冲击载荷。
　　由于返回舱携带的燃料并不多，所以不能在太高的位置就实行点火，而且位置太高，落地时可能依旧会出现颠簸的情况。
　　因此动力所的研究人员，就为神舟飞船设计了专门的刹车流程，让返回舱在距离地面1米时，再启动反推着陆发动机。
　　研究人员为神州十三号设计了刹车流程
　　至于为啥能精准定位在1米的高度，主要得益于返回舱当中的电磁波测距技术。
　　它也被称为γ射线，是原子核能级跃迁推激时释放出来的射线，具有很强的穿透力。
　　正是因为有着很强的穿透力和敏感性，使得电磁波测距能够精准地把控位置，在返回舱和地面的位置达到1米的时候迅速作出反馈，让反推发动机在10毫秒中全部启动，以实现整个缓冲流程。
　　返回舱当中有着敏感的电磁波测距装置
　　咱们用文字介绍这个过程，似乎显得非常容易，但实际上却需要各个设备保持正常的运转，而且时间和距离都不能有丝毫的偏差。
　　因此，神舟飞船在1米高处实现精准反推着陆，确实是相当不容易的，它考验了很多方面的细节。
　　此外，由于神舟十三号上的反推发动机在轨运行了很长的时间，所以人们对其能否顺利正常运行还是捏了一把汗的。不过，好在最后还是顺利完成了着陆，这证明咱们的飞行器着陆技术确实获得了较大的进展。
　　神州十三号在轨运行时间很长
　　当然，也有人疑惑，似乎没见过美国使用这种缓冲着陆方式，也没听说他们完成过类似高度的精准着陆操作，难道说美国没有掌握这项技术吗？传统返回舱的着陆缓冲途径有很多
　　实际上，并不是美国没有掌握，而是他们从一开始就选择了另外的途径让返回舱实现缓冲。
　　要知道，传统返回舱的着陆缓冲途径是有很多的，咱们上文说的那一种，目前主要是中国的神舟飞船和俄罗斯的联盟号在使用。
　　俄罗斯的联盟号也采用反推力发动机
　　至于美国，他们基本都选择海面溅落式缓冲，这种着陆方式的着陆点往往位于海洋，它主要通过返回舱主结构与海水的相互作用，来吸收返回舱的冲击动能，以实现缓冲的作用。
　　这种着陆方式的优点在于，海水不像陆地那么＂硬邦邦＂的，本身产生的着陆冲击载荷就比陆地低。
　　返回舱选择在海上着陆的基本流程
　　再者，这种方式不用配备发动机、燃料等太多设备，降低了返回舱系统的复杂程度。
　　那么，这种缓冲方式是否利于回收呢？
　　别看其主结构接触海水之后很难受损，但是由于回收过程中，返回舱会在海水中浸泡较长的时间，所以返回舱还是会受到盐蚀作用的影响，从而不利于维修和重复使用。
　　飘在水上等待回收的返回舱
　　根据资料来看，美国大部分载人返回器都选用海面溅落式缓冲的途径，比如阿波罗、MPCV、龙飞船等系列。因此，美国返回舱着陆点大多都位于海上，这一点和咱们国家还是有着巨大差异的。
　　除了以上这两种缓冲方式，还有气囊式着陆缓冲、主结构着陆缓冲等也常被人们使用。
　　以气囊式着陆缓冲为例，它主要是想实现返回器的重复利用。从本质上来说，这种方式利用了气囊的可压缩性，来吸收着陆时产生的冲击能量。
　　气囊式着陆缓冲方式
　　中国的新一代飞船，也有可能会选择使用气囊式缓冲。
　　值得一提的是，随着航天科技的不断发展，商业航天技术的不断成熟，人们还发明了更多返回器着陆的缓冲途径。
　　接下来，咱们就简单来介绍一下。新型返回器着陆缓冲途径
　　第一种是反向重构式着陆缓冲，这种方式是正在研究的半刚性机械展开式气动减速技术。
　　反向重构式着陆缓冲装置示意图
　　从结构来看，它像是在返回舱顶部支起了一个＂雨伞＂。而之所以要研究这种着陆方式，就是在为登陆火星做准备。
　　第二种就是着陆腿式缓冲。
　　以美国SpaceX公司＂龙飞船＂的设计为例，它先是和我国神舟飞船一样，利用4台反推力发动机进行减速，然后再从底部伸出几条腿，完成最终的缓冲。
　　SpaceX为龙飞船设计底部缓冲装置
　　不难看出，大家都根据自己的需求为返回舱选择了最合适的着陆方式。相信在科学的进步之下，未来的着陆将会更高级、更精准，而这样的话，宇航员在返程途中也能少受一些罪。