返回艙也被稱為座艙，它的功能類似于車輛的駕駛室，是航天員往返太空時(shí)的主要乘坐區(qū)域。返回艙是封閉式的，并且前面有一個(gè)艙門供航天員進(jìn)出。當(dāng)返回艙和推進(jìn)艙分離后，返回艙會(huì)帶著航天員回到地球上，而推進(jìn)艙則會(huì)被銷毀。另一方面，軌道艙的功能就像是一顆人造衛(wèi)星或者太空實(shí)驗(yàn)室，它會(huì)在太空中停留并繼續(xù)運(yùn)作一段時(shí)間。
與飛船其它載人艙段一樣，返回艙有很高的密封性。但與軌道艙不同的是，返回艙在高溫、高壓作用下仍需保證氣密性。返回艙返回時(shí)會(huì)在重力的作用下重新進(jìn)入大氣層，氣流千變?nèi)f化將使高速飛行的返回艙難以保持固定的姿態(tài)，因此必須把返回艙做成不倒翁的形狀，底大頭小，不怕氣流的擾動(dòng)。飛船返回艙的防隔熱主要通過(guò)三種方法：一是吸熱式防熱，二是輻射式防熱，三是燒蝕防熱。返回艙表面涂有燒蝕材料，利用材料的熱解、熔化、蒸發(fā)等方式散熱。這種材料是石棉、玻璃與酚醛摻合形成的復(fù)合材料。直徑2.5米的神舟返回艙表面積有22.4平方米，防熱材料總重量約500千克。返回艙在返回地面的過(guò)程中，一般都采用降落傘來(lái)降低其著陸速度。
美國(guó)的返回艙主要是獵戶座飛船返回艙，中國(guó)的是神舟號(hào)飛船返回艙，蘇聯(lián)/俄羅斯的是聯(lián)盟號(hào)飛船返回艙，都是具有代表性的返回艙。1961年4月12日，蘇聯(lián)發(fā)射世界第一艘載人飛船“東方”1號(hào)。少校乘“東方”1號(hào)飛船用了108分鐘繞地球運(yùn)行一圈后，在附近安全返回。1962年2月20日，美國(guó)發(fā)射“水星”6號(hào)，航天員歐約翰·H·格倫駕駛“水星”6號(hào)飛船繞地球飛行3圈，歷時(shí)4小時(shí)55分23秒，在大西洋海面安全返回。1967年4月23日，蘇聯(lián)用“聯(lián)盟”號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射第三代飛船“聯(lián)盟”1號(hào)。4月24日飛船返回時(shí)，因降落傘故障，飛船墜毀于奧倫波克附近，航天員弗拉基米爾·科馬羅夫不幸遇難。1971年6月6日，發(fā)射載有航天員多勃羅沃爾斯基、帕查耶夫和沃爾科夫和“聯(lián)盟”11號(hào)飛船。飛船成功地實(shí)現(xiàn)了和“禮炮”1號(hào)空間站的對(duì)接、在軌運(yùn)行24天后，在返回途中，返回艙空氣泄露，返回地面時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)未穿航天服的3名航天員全部遇難。2016年11月18日，中國(guó)神舟十一號(hào)返回艙在預(yù)定區(qū)域成功著陸。2025年11月14日16時(shí)40分，神舟二十號(hào)航天員乘組乘坐神舟二十一號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。
發(fā)展沿革
美蘇返回艙歷史
1958年6月5日，蘇聯(lián)科學(xué)院院士、火箭飛船總設(shè)計(jì)師謝爾蓋·科羅廖夫在為政府起草的《開發(fā)宇宙空間的遠(yuǎn)景工作》中提出1961～1965年完成研制能乘2～3人的載人飛船，1962年開始建造空間站。
1959年9月9日，美國(guó)用“宇宙神”D運(yùn)載火箭首次成功地發(fā)射了“水星”飛船模型，進(jìn)行亞軌道飛行。此后一直到1961年4月25日，美國(guó)共進(jìn)行了7次無(wú)人飛船試驗(yàn)，其中失敗3次，成功4次，為美國(guó)成功實(shí)施載人航天飛行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1960年1月，蘇聯(lián)成功發(fā)射了兩艘無(wú)人的衛(wèi)星式飛船，進(jìn)行亞軌道飛行。此后一直到1961年3月25日，蘇聯(lián)共進(jìn)行了7次無(wú)人飛船試驗(yàn)，其中失敗4次，成功3次，最后兩次連續(xù)成功。蘇聯(lián)決策機(jī)關(guān)認(rèn)為已完全具備了載人飛船的發(fā)射能力。
1961年4月12日，蘇聯(lián)發(fā)射世界第一艘載人飛船“東方”1號(hào)。尤里·加加林少校乘“東方”1號(hào)飛船用了108分鐘繞地球運(yùn)行一圈后，在薩拉托夫附近安全返回。
在尤里·加加林的這次飛行之前，蘇聯(lián)一共進(jìn)行了7次試射，其中只有3次是標(biāo)準(zhǔn)意義上的成功，失敗了4次，其中有兩次甚至是以完全失敗而告終。這兩次完全失敗的任務(wù)中的一次是飛船滯留在軌道上，未能返回地球。另一次，則是飛船在返回地球的過(guò)程中被燒毀。
發(fā)射前，飛船氣密傳感器發(fā)生故障，為此工作人員不得不在射前數(shù)分鐘內(nèi)先松開然后又重新擰緊艙蓋上的32顆螺栓。通信線路也一度發(fā)生中斷，本來(lái)應(yīng)該顯示吉利信號(hào)“5”，結(jié)果跳出個(gè)表示飛船失事的數(shù)字“3”。與火箭小行星5581級(jí)分離后，飛船就開始急劇旋轉(zhuǎn)。再入大氣時(shí)，球形的返回艙再次不斷滾轉(zhuǎn)，尤里·加加林也因離心力被甩向艙壁。飛船的著陸位置偏離預(yù)定點(diǎn)400多公里，加加林不得不用通訊設(shè)備與指揮控制中心取得聯(lián)系，報(bào)告自己的位置，直到1小時(shí)后搜救人員才發(fā)現(xiàn)他。
1961年“自由鐘”7號(hào)飛行的時(shí)候，搭載美國(guó)航天員格里索姆。美國(guó)的飛船設(shè)計(jì)是降落在海面上，而美國(guó)的海軍能夠及時(shí)回收。而自由鐘的艙門沒(méi)設(shè)計(jì)好，降落時(shí)進(jìn)水了，格里索姆差點(diǎn)兒在艙里被水淹死，幸好救援隊(duì)及時(shí)趕到把他搭救了上來(lái)。之后，考慮到艙門容易進(jìn)水，艙門設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，有好多道工序，正常情況下沒(méi)個(gè)十幾分鐘是打不開門的。
1962年2月20日，美國(guó)發(fā)射載人飛船“水星”6號(hào)，航天員歐約翰·H·格倫中校駕駛“水星”6號(hào)飛船繞地球飛行3圈，歷時(shí)4小時(shí)55分23秒，在大西洋海面安全返回。約翰·格倫因此成為美國(guó)第一個(gè)進(jìn)入地球軌道的人。
1963年6月16日，世界上第一位進(jìn)入太空的女航天員捷列什科娃中尉駕駛蘇聯(lián)“東方”6號(hào)飛船進(jìn)入太空，飛船繞地球飛行48圈，歷時(shí)70小時(shí)50分，19日返回。
1964年10月12日，蘇聯(lián)成功發(fā)射載3人的第二代載人飛船“上升”1號(hào)。航天員弗拉基米爾·科馬羅夫、耶戈洛夫和費(fèi)捷斯托夫駕駛飛船繞地球飛行16圈，歷時(shí)24小時(shí)17分，返回于庫(kù)斯塔奈地區(qū)。
1967年4月23日，蘇聯(lián)用“聯(lián)盟”號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射第三代飛船“聯(lián)盟”1號(hào)。4月24日飛船返回時(shí)，因降落傘故障，飛船墜毀于烏拉爾奧倫波克附近，航天員科馬羅夫不幸遇難。
1967年，美國(guó)人的“阿波羅”登月行動(dòng)中，“阿波羅”1號(hào)飛船在地面的一次實(shí)驗(yàn)里有三個(gè)航天員被意外燒死。當(dāng)時(shí)飛船艙內(nèi)采用的是純氧技術(shù)，沒(méi)有混合氣技術(shù)，而純氧環(huán)境是非常容易失火的，由于意外產(chǎn)生了一點(diǎn)電火花，導(dǎo)致飛船艙內(nèi)起火。正常情況下，給艙室滅火或者人跑出來(lái)就完事了。但是由于它吸取了“自由鐘”7號(hào)的艙門設(shè)計(jì)簡(jiǎn)陋的教訓(xùn)，把艙門設(shè)計(jì)得過(guò)于復(fù)雜，結(jié)果這三個(gè)航天員集體殉難，被活活燒死在艙里了。
1968年10月11日，美國(guó)發(fā)射“阿波羅”7號(hào)飛船。航天員希拉、艾西爾和坎寧哈姆繞地球飛行163圈，歷時(shí)260小時(shí)9分鐘，22日返回。
1970年4月11日，美國(guó)發(fā)射載有航天員洛弗爾、海斯和斯威加特的“阿波羅”13號(hào)飛船進(jìn)行第3次登月飛行。飛行56小時(shí)后，飛船離地球33萬(wàn)公里，差不多接近月球時(shí)，因兩個(gè)鈕扣大的恒溫器開關(guān)故障，使服務(wù)艙燃燒電波貯氧箱爆炸，艙內(nèi)許多設(shè)備遭損壞，氧氣和水也損失過(guò)半，航天員洛弗爾、海斯和斯威加特面臨葬身太空之災(zāi)。但他們臨危不懼，按地面科學(xué)家們精確計(jì)算的軌道和地面指揮員的命令，手動(dòng)操縱飛船，使用登月艙的氧氣和動(dòng)力，于4月17日成功地返回地球，創(chuàng)造了航天史上死里逃生的奇跡。
1971年6月6日，蘇聯(lián)發(fā)射載有航天員多勃羅沃爾斯基、帕查耶夫和沃爾科夫和“聯(lián)盟”11號(hào)飛船。飛船成功地實(shí)現(xiàn)了和“禮炮”1號(hào)空間站的對(duì)接、在軌運(yùn)行24天后，在返回途中，返回艙空氣泄露，返回地面時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)未穿航天服的3名航天員全部遇難。
1971年12月7日，美國(guó)發(fā)射載有尤金·塞爾南、埃文斯和施密特的“阿波羅”17號(hào)飛船。11日到達(dá)月球，兩名航天員在月面逗留75小時(shí)，在月球軌道上釋放了一顆衛(wèi)星。飛船19日返回。
1975年4月5日，蘇聯(lián)發(fā)射載有拉扎列夫和馬卡羅夫的聯(lián)盟18A飛船，準(zhǔn)備與禮炮4號(hào)對(duì)接。火箭第3級(jí)點(diǎn)火不久，正值火箭上升到144公里的高空時(shí)，因制導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)生故障，飛船在空中翻滾，并偏離預(yù)定軌道。地面控制中心不得不發(fā)出應(yīng)急救生指令，使火箭緊急關(guān)機(jī)，返回艙與飛船分離，航天員按應(yīng)急方案返回，在西伯利亞地區(qū)西部山區(qū)安全著陸。
2001年4月28日，世界上首位太空游客、美國(guó)富翁蒂托搭乘“聯(lián)盟”TM32號(hào)飛船從哈薩克斯坦拜科努爾航天發(fā)射場(chǎng)出發(fā)，到國(guó)際空間站上旅游觀光8天，5月6日返回地面。蒂托此行耗資2000萬(wàn)美元，除了太空觀光外，他還負(fù)責(zé)飛船的一部分無(wú)線電通信、導(dǎo)航和供電任務(wù)，并與俄宇航員一起執(zhí)行了對(duì)地觀測(cè)任務(wù)。蒂托的太空之旅開創(chuàng)了太空旅游的新時(shí)代。
中國(guó)返回艙發(fā)展歷史
神舟一號(hào)
1999年11月21日3時(shí)41分，神舟一號(hào)試驗(yàn)飛船在內(nèi)蒙古自治區(qū)中部地區(qū)安全著陸，它檢驗(yàn)了神舟飛船的返回艙性能，完全能夠滿足需要。神舟一號(hào)發(fā)射任務(wù)的圓滿完成，標(biāo)志著中國(guó)航天事業(yè)邁出重要步伐，是中國(guó)航天史上的重要里程碑。
神舟二號(hào)
2001年1月16日19時(shí)22分 神舟二號(hào)在內(nèi)蒙古地區(qū)成功著陸，此次航天飛船發(fā)射，是中國(guó)載人航天工程的第二次飛行試驗(yàn)，標(biāo)志著中國(guó)載人航天事業(yè)取得了新的進(jìn)展。
神舟三號(hào)
2002年4月1日16時(shí)54分，神舟三號(hào)成功返回著陸場(chǎng)，首次裝入了人體代謝模擬裝置，擬人生理信號(hào)設(shè)備和與航天員形態(tài)、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、質(zhì)心基本一致的＂形體假人＂。
神舟四號(hào)
2003年1月5日19時(shí)16分，中國(guó)第一艘可載人的神舟四號(hào)，搭載著2名＂假人＂安全降落在內(nèi)蒙古自治區(qū)中部。
神舟五號(hào)
2003年10月15日，中國(guó)首次發(fā)射的載人航天飛行器神舟五號(hào)，把航天員楊利偉送入太空。在飛行了21小時(shí)28分14圈后，神舟五號(hào)飛船于10月16日6時(shí)28分降落在內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市四子王旗。實(shí)際著陸點(diǎn)與理論著陸點(diǎn)相差4.8公里，返回艙完好無(wú)損。航天英雄楊利偉自主出艙，中國(guó)首次載人航天飛行圓滿成功。
神舟六號(hào)
2005年10月17日4時(shí)33分，神舟六號(hào)返回艙搭載費(fèi)俊龍、聶海勝成功降落。
神舟七號(hào)
2008年9月28日17時(shí)40分，神舟七號(hào)返回艙搭載翟志剛、劉伯明、景海鵬三位航天員成功降落，神舟七號(hào)圓滿完成任務(wù)。
神舟八號(hào)
2011年11月17日19時(shí)32分，神舟八號(hào)返回艙在內(nèi)蒙古自治區(qū)中部預(yù)定區(qū)域成功著陸。
神舟九號(hào)
2012年6月29日上午，神舟九號(hào)飛船返回艙順利降落在內(nèi)蒙古中部主著陸場(chǎng)預(yù)定區(qū)域，三名航天員景海鵬、劉旺、劉洋返回地面。
神舟十號(hào)
2013年6月26日，神舟十號(hào)載人飛船返回艙成功著陸，張曉光、聶海勝、王亞平身體狀況良好。天宮一號(hào)與神舟十號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)取得圓滿成功。
神舟十一號(hào)
2016年11月18日，神舟十一號(hào)返回艙在預(yù)定區(qū)域成功著陸，航天員景海鵬、身體狀態(tài)良好。飛船與實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，形成組合體，航天員在軌工作33天，中國(guó)載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室階段任務(wù)取得具有決定性意義的重要成果。
神舟十二號(hào)
2021年9月17日，神舟十二號(hào)返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，執(zhí)行飛行任務(wù)的航天員聶海勝、、安全順利出艙，階段首次載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。這是東風(fēng)著陸場(chǎng)首次執(zhí)行搜索回收任務(wù)。
神舟十三號(hào)
2022年4月16日，返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，航天員、王亞平、身體狀態(tài)良好，神舟十三號(hào)首次實(shí)施快速返回，將返回所需時(shí)間由以往的11個(gè)飛行圈次壓縮至5個(gè)飛行圈次。關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證階段任務(wù)圓滿完成。
神舟十四號(hào)
北京時(shí)間2022年12月4日20時(shí)09分，神舟十四號(hào)返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。航天員、劉洋、安全返回。現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲身體狀態(tài)良好，神舟十四號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
神舟十五號(hào)
2023年6月4日，中國(guó)空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品當(dāng)天隨飛船返回艙返回地面，上午在東風(fēng)著陸場(chǎng)交付由牽頭負(fù)責(zé)的空間應(yīng)用系統(tǒng)。下午，部分實(shí)驗(yàn)樣品運(yùn)抵北京中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心（空間應(yīng)用中心），空間應(yīng)用系統(tǒng)總體與相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員對(duì)返回實(shí)驗(yàn)樣品基本狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)，并交接相關(guān)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家開展后續(xù)研究。
神舟十六號(hào)
2023年10月31日8時(shí)11分，載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)航天員景海鵬、、身體健康狀況良好，神舟十六號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
神舟十七號(hào)
2024年4月30日，三名航天員湯洪波、唐勝杰、江新林乘坐神舟十七號(hào)載人飛船返回艙，安全著陸于東風(fēng)著陸場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)三名航天員身體狀態(tài)良好，神舟十七號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
神舟十八號(hào)
2024年11月4日01時(shí)24分，神舟十八號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸，現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)監(jiān)醫(yī)保人員確認(rèn)航天員葉光富、李聰、李廣蘇身體狀態(tài)良好，神舟十八號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
神舟十九號(hào)
2025年4月30日13時(shí)08分，神舟十九號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。14時(shí)02分，神舟十九號(hào)航天員蔡旭哲、宋令東、王浩澤全部安全順利出艙，健康狀態(tài)良好。神舟十九號(hào)載人飛行任務(wù)取得圓滿成功。
神舟二十號(hào)
2025年4月24日17時(shí)17分，搭載神舟二十號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)系列運(yùn)載火箭F遙二十運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。隨后，神舟二十號(hào)載人飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道。航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。北京時(shí)間11月4日，神舟二十號(hào)和神舟二十一號(hào)航天員乘組進(jìn)行交接儀式，兩個(gè)乘組移交了中國(guó)空間站的鑰匙。截至當(dāng)日，神舟二十號(hào)航天員乘組已完成全部既定任務(wù)。
北京時(shí)間2025年11月5日，神舟二十號(hào)載人飛船疑似遭空間微小碎片撞擊。在拍照判讀、設(shè)計(jì)復(fù)核、仿真分析和風(fēng)洞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)綜合評(píng)估，神舟二十號(hào)載人飛船返回艙舷窗玻璃出現(xiàn)細(xì)微裂紋，最大可能是受空間碎片外部沖擊導(dǎo)致，不滿足載人安全返回的放行條件。神舟二十號(hào)載人飛船會(huì)繼續(xù)留軌開展相關(guān)試驗(yàn)。
神舟二十一號(hào)
2025年10月31日23時(shí)44分，搭載神舟二十一號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)系列運(yùn)載火箭F遙二十一運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射。約10分鐘后，飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，航天員乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。11月4日，神舟二十號(hào)和神舟二十一號(hào)航天員乘組進(jìn)行交接儀式，兩個(gè)乘組移交了中國(guó)空間站的鑰匙。11月14日16時(shí)40分，神舟二十號(hào)航天員乘組乘坐神舟二十一號(hào)載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。
各國(guó)返回艙簡(jiǎn)介
中國(guó)神舟號(hào)返回艙
神舟飛船由軌道艙、返回艙、推進(jìn)艙三艙構(gòu)成。返回過(guò)程中，飛船從距地面約390公里的空間站軌道逐漸下降，軌道艙率先與返回艙分離，返回艙進(jìn)入返回軌道。在這個(gè)過(guò)程中，神舟飛船返回艙和航天員乘組，要闖過(guò)四道關(guān)卡。
調(diào)姿關(guān)
為了確保返回艙在進(jìn)入大氣層時(shí)能夠精確控制自身姿態(tài)，角度必須得到精確調(diào)控。如果角度過(guò)小，可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法順利進(jìn)入大氣層；而角度過(guò)大的話，可能會(huì)造成過(guò)載過(guò)大，導(dǎo)致航天員受傷甚至死亡，同時(shí)也有可能因?yàn)榉欠罒岵课辉庥龈邷馗邏憾鵁龤АＲ虼耍瑸榱耸狗祷嘏撃軌虬踩?zhǔn)確地著陸在指定區(qū)域，對(duì)神舟飛船返回對(duì)著陸精度的要求極高。
中國(guó)空間技術(shù)研究院的技術(shù)人員通過(guò)精確控制神舟十六號(hào)飛行過(guò)程中的速度、角度和方向，使其最終成功著陸在預(yù)定地點(diǎn)。
火焰關(guān)
當(dāng)飛船返回地球時(shí)，與大氣的劇烈摩擦?xí)a(chǎn)生極高的溫度，有時(shí)甚至可以達(dá)到上千度。這使得再入大氣層的物體看起來(lái)就像“火流星”一樣。如果沒(méi)有采取先進(jìn)的防熱措施，即使是鋼筋鐵骨也會(huì)在這樣高溫下化成灰燼。為了保護(hù)返回艙內(nèi)的乘員和設(shè)備，艙底采用了特制的防熱材料，保持向前姿態(tài)，起到“保護(hù)傘”的作用。這使得艙內(nèi)始終保持適宜的溫度，確保乘員和設(shè)備的安全。這個(gè)過(guò)程也被稱為“黑障”階段。在這個(gè)階段，返回艙與大氣摩擦產(chǎn)生高溫高壓的電離氣體層，像劍鞘一樣包裹在返回艙表面。這會(huì)隔絕返回器與地面測(cè)控站之間的通信聯(lián)絡(luò)，使得人們無(wú)法及時(shí)了解到返回艙的狀態(tài)。中國(guó)空間技術(shù)研究院科研人員在神舟飛船返回艙艙體表面設(shè)計(jì)了防熱涂層，敷設(shè)有一層燒蝕材料，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時(shí)燒蝕材料升華脫落，帶走大量熱量，從而降低溫度。
過(guò)載關(guān)
飛船高速進(jìn)入大氣層時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊過(guò)載，震動(dòng)和噪聲，所以必須使過(guò)載限制在人的耐受范圍內(nèi)，一般也就是10個(gè)G以內(nèi)，即航天員承受的力量不到10倍自身體重。神舟飛船的航天器重心與對(duì)稱軸有一定距離，因此再入時(shí)飛行方向與對(duì)稱軸之間有一定夾角，產(chǎn)生一定的升力，可減小超重、降低熱流密度，有效減小了航天員承受的過(guò)載，使人感覺更輕松。同時(shí)，利用升力在一定范圍內(nèi)控制落點(diǎn)，提高著陸精度。半彈道式再入穿越大氣層耗時(shí)比較久，大氣摩擦加熱產(chǎn)生的總熱量很高，因此對(duì)防熱的要求較高。
著陸關(guān)
當(dāng)返回艙下降到稠密的大氣層后，回收控制系統(tǒng)開始運(yùn)作，打開降落傘以進(jìn)一步減速。在著陸前，著陸緩沖裝置開始工作，使返回艙以較低的速度實(shí)現(xiàn)軟著陸，以確保航天員的安全無(wú)損。中國(guó)航天科技集團(tuán)為神舟飛船設(shè)計(jì)了引導(dǎo)傘、減速傘和主傘，回收時(shí)依次打開。其中主傘面積達(dá)1200平方米，由1900多塊傘衣拼接而成，全部展開后可以覆蓋3個(gè)籃球場(chǎng)大小，拉直長(zhǎng)度近70米，是世界上最大的環(huán)帆傘。
在降落傘的庇護(hù)下，返回艙從大約每秒200米的速度減緩至每秒8米。然而，這個(gè)速度仍然不足以確保航天員的絕對(duì)安全。在最后幾米的著陸過(guò)程中，返回艙利用智能系統(tǒng)計(jì)算高度、速度和其他相關(guān)信息，反推發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳時(shí)機(jī)點(diǎn)火以進(jìn)一步減速，將速度降至每秒2米左右進(jìn)行著陸。同時(shí)，內(nèi)部的緩沖座椅也會(huì)為航天員提供額外的落地保護(hù)。
神舟五號(hào)
2003年10月15日，神舟五號(hào)將航天員楊利偉送入太空，在飛行了21小時(shí)28分后，神舟五號(hào)飛船于2003年10月16日在四子王旗著陸場(chǎng)成功著陸，航天員楊利偉自主出艙。中國(guó)首次載人航天飛行任務(wù)圓滿成功。
神舟六號(hào)
2005年10月17日，在經(jīng)過(guò)115小時(shí)32分鐘的太空飛行，完成中國(guó)真正意義上有人參與的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)后，神舟六號(hào)返回艙成功著陸，兩名航天員費(fèi)俊龍、聶海勝順利出艙，這是中國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)多人多天載人飛行。
神舟七號(hào)
2008年9月28日，神舟七號(hào)飛船返回艙安全降落在內(nèi)蒙古四子王旗著陸場(chǎng)，三名航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬全部自主出艙。神舟七號(hào)在返回搜救中首次采取了空中搜救航天員、地面處置返回艙的模式。任務(wù)中，航天員翟志剛完成中國(guó)人首次太空行走。
神舟九號(hào)
2012年6月29日，神舟九號(hào)返回艙搭載航天員景海鵬、劉旺及中國(guó)首名女航天員劉洋，成功著陸。神舟九號(hào)飛行任務(wù)中飛船與天宮一號(hào)完成自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，建立剛性連接，形成組合體，這是中國(guó)首次成功實(shí)施載人交會(huì)對(duì)接。
神舟十號(hào)
2013年6月26日，神舟十號(hào)返回艙準(zhǔn)確降落在預(yù)定區(qū)域，航天員聶海勝、張曉光、王亞平順利出艙。神舟十號(hào)與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器成功實(shí)現(xiàn)手控交會(huì)對(duì)接，形成組合體，為后續(xù)空間站建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。神舟十號(hào)任務(wù)首次開展了“天宮課堂”活動(dòng)。
美國(guó)獵戶座返回艙
“獵戶座”是美國(guó)航空航天局牽頭研制的新一代載人飛船。該飛船由洛克希德·馬丁公司研制，可用于近地軌道和深空的載人飛行任務(wù)。按照洛·馬公司的設(shè)計(jì)，獵戶座飛船是一個(gè)5米直徑返回艙和一個(gè)多用途服務(wù)艙組成的大兩艙式飛船，它可以容納4名航天員進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)21天的獨(dú)立載人飛行，或是運(yùn)輸6名航天員前往國(guó)際空間站。“獵戶座”載人飛船的錐形返回艙和“阿波羅”載人飛船相似，但體積大了2.5倍，它不僅滿足從月球軌道高再入大氣層的防熱要求，甚至可以耐受火星任務(wù)高速再入大氣層時(shí)苛刻的熱環(huán)境。
2018年1月25日，美國(guó)海軍圣安東尼奧級(jí)船塢運(yùn)輸艦船塢登陸艦LPD23安克雷奇號(hào)近日進(jìn)行了模擬獵戶座返回艙回收演練，演練回收了一個(gè)大小重量質(zhì)量和重心都與獵戶座飛船返回艙一致的模擬返回艙。
乘員艙
利用美國(guó)國(guó)家航空航天局超過(guò)60年的太空探索經(jīng)驗(yàn)，獵戶座的乘員艙，有時(shí)被稱為太空艙，由主承包商洛克希德·馬丁公司建造。該艙能夠?yàn)樗拿詈絾T提供長(zhǎng)達(dá)21天的生活空間，而無(wú)需與另一艘飛船對(duì)接。深空旅行技術(shù)的進(jìn)步如生命保障、航空汽車傳感器、電力系統(tǒng)和最先進(jìn)的熱防護(hù)，將在發(fā)射、著陸和回收過(guò)程中為機(jī)組人員提供支持。
壓力容器
船員模塊的底層結(jié)構(gòu)，稱為壓力容器，由七個(gè)大型鋁合金部件構(gòu)成。這些部件是在美國(guó)國(guó)家航空航天局位于新奧爾良的米丘德裝配廠，通過(guò)攪拌摩擦焊的方法連接在一起。這一焊接過(guò)程使壓力容器形成一種堅(jiān)固、輕便且不透氣的整體結(jié)構(gòu)，形似一個(gè)膠囊。
后殼
乘員艙錐形側(cè)面的保護(hù)蓋，稱為后殼，覆蓋在壓力容器上。該后殼由1300塊熱防護(hù)系統(tǒng)瓷磚組成，這些瓷磚由石英纖維材料制成。這種材料類似于在航天飛機(jī)上使用了30多年的材料，能夠保護(hù)航天器免受太空寒冷和重返大氣層的極熱影響。
熱屏蔽
當(dāng)獵戶座返回地球時(shí)，太空艙底部將經(jīng)歷最熱的溫度，因?yàn)樗褂昧耸澜缟献畲蟮臒g隔熱罩，其直徑為16.5英尺。該隔熱罩將在獵戶座進(jìn)入地球大氣層時(shí)提供保護(hù)，初始速度約為25000英里/小時(shí)，并能夠承受近5000華氏度的溫度，約為太陽(yáng)表面溫度的一半。隔熱罩的外表面由一種名為Avcoat的材料塊制成，這是阿波羅太空艙所用材料的改良版本。在下降過(guò)程中，Avcoat會(huì)以受控的方式燒蝕或燒掉，從而將熱量從獵戶座太空艙帶走。這種材料在保護(hù)太空艙方面發(fā)揮了重要作用。
前艙蓋
乘員艙頂部的艙蓋在發(fā)射、軌道飛行和重返大氣層期間保護(hù)太空艙的頂部以及獵戶座的降落傘。該艙蓋覆蓋著與后殼相同的隔熱磚。在航天器重返地球大氣層后，艙蓋會(huì)在大約23,000英尺的高度被拋棄，以允許降落傘系統(tǒng)的展開。
反推發(fā)動(dòng)機(jī)
乘員艙配備了一個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由12個(gè)稱為反推發(fā)動(dòng)機(jī)的小型發(fā)動(dòng)機(jī)組成。當(dāng)乘員艙與服務(wù)艙分離并重返時(shí)，這12個(gè)推進(jìn)器用于引導(dǎo)乘員艙，確保其正確定向，使隔熱罩朝下，并在下降過(guò)程中保持航天器的穩(wěn)定。
主結(jié)構(gòu)
在獵戶座內(nèi)部，一個(gè)由鋁制交叉橫梁構(gòu)成的主體結(jié)構(gòu)被稱為主干組件，它提供了連接乘員座椅的地板結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是乘員儲(chǔ)物柜的存放位置。在未來(lái)的太空任務(wù)中，宇航員所需的大部分生活設(shè)備都將存放在這里。乘員艙的四個(gè)座位被設(shè)計(jì)成能夠適應(yīng)將近99%的人類體型。座椅具有可調(diào)節(jié)性，以確保宇航員在穿著壓力服時(shí)仍能觸及所有的控制裝置。
生活設(shè)施
許多住宿設(shè)施為宇航員提供了家里的體驗(yàn)。水箱和飲水機(jī)確保了飲用水和方便的途徑來(lái)補(bǔ)充水分以及加熱食物。獵戶座的衛(wèi)生艙將配備一種新型緊湊型廁所，其設(shè)計(jì)旨在使男性和女性都能更高效地利用空間。此外，艙內(nèi)還設(shè)有一臺(tái)內(nèi)置的鍛煉設(shè)備，為宇航員提供有氧運(yùn)動(dòng)和力量訓(xùn)練。在發(fā)生輻射事件，如太陽(yáng)耀斑的情況下，機(jī)組人員將需要庇護(hù)自己。為此，太空艙地板上設(shè)有兩個(gè)大型儲(chǔ)物柜，可以使用船上的致密材料作為屏蔽。
控制系統(tǒng)
宇航員將使用一個(gè)復(fù)雜的顯示和控制系統(tǒng)來(lái)操作獵戶座，該系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的軟件為宇航員提供協(xié)助。機(jī)組人員只需通過(guò)三個(gè)顯示屏、約60個(gè)物理開關(guān)、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)手控制器、兩個(gè)平移手控制器和兩個(gè)光標(biāo)控制設(shè)備，便能指揮航天器的運(yùn)作。電子程序也被預(yù)先編程到系統(tǒng)中，以在日常和緊急過(guò)程中為機(jī)組人員提供協(xié)助，從而節(jié)省他們的時(shí)間和空間，并使大型紙質(zhì)系統(tǒng)操作手冊(cè)逐漸過(guò)時(shí)。
環(huán)境控制和生命支持系統(tǒng)
環(huán)境控制和生命支持系統(tǒng)將使乘員艙成為宇航員的宜居之地。一個(gè)新的再生系統(tǒng)能夠清除二氧化碳和濕氣，確保機(jī)艙內(nèi)的空氣始終清新。此外，該系統(tǒng)還負(fù)責(zé)維持航天器的溫度和壓力，并密切監(jiān)測(cè)內(nèi)部環(huán)境是否出現(xiàn)任何不安全因素。獵戶座的船員生存系統(tǒng)與生命支持系統(tǒng)緊密相連，確保宇航員即使在機(jī)艙減壓病的情況下也能夠維持生命長(zhǎng)達(dá)六天，直至返回家園。
降落傘
獵戶座配備了船員艙房和降落傘系統(tǒng)以確保宇航員在高速返回地球時(shí)能夠安全著陸。在進(jìn)入地球大氣層時(shí)，大氣層將充當(dāng)獵戶座的制動(dòng)器，將飛船從大約25,000英里/小時(shí)的速度減緩到325英里/小時(shí)。隨后，由11個(gè)降落傘組成的系統(tǒng)將按照精確的順序逐一展開，將獵戶座的速度進(jìn)一步減緩到相對(duì)平緩的20英里/小時(shí)，最終濺落在太平洋中。
動(dòng)力
獵戶座的服務(wù)艙提供了推進(jìn)能力，使獵戶座能夠繞月球飛行并完成使命。服務(wù)模塊內(nèi)裝有33臺(tái)大小不一的發(fā)動(dòng)機(jī)。主發(fā)動(dòng)機(jī)將在太空中發(fā)揮主要的機(jī)動(dòng)能力，包括將獵戶座插入遙遠(yuǎn)的逆行軌道以及離開軌道返回地球。此外，24個(gè)反作用控制推進(jìn)器用于在軌道上操縱和控制獵戶座。另有八個(gè)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)則用于平移機(jī)動(dòng)，這些輔助發(fā)動(dòng)機(jī)本質(zhì)上作為主發(fā)動(dòng)機(jī)的備份。推進(jìn)系統(tǒng)在各種緊急情況下都能將乘員安全帶回家，包括發(fā)射中止系統(tǒng)被拋棄后的中止情況。
電力系統(tǒng)
服務(wù)艙的電力系統(tǒng)負(fù)責(zé)為整個(gè)獵戶座飛船提供所需的電力。這一系統(tǒng)由四個(gè)太陽(yáng)能電池翼組成，每個(gè)太陽(yáng)能電池翼都管理一個(gè)電力模塊。這四個(gè)太陽(yáng)能電池翼所產(chǎn)生的電力足以滿足兩個(gè)三居室家庭的日常需求。陣列上總共有15,000個(gè)太陽(yáng)能電池，這些電池能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)化為電。為了確保最大功率的產(chǎn)生，陣列可以隨著太陽(yáng)的位置轉(zhuǎn)動(dòng)，使其始終保持對(duì)齊狀態(tài)。
熱控制
熱控制系統(tǒng)旨在確保宇航員和設(shè)備維持在一個(gè)舒適的溫度范圍內(nèi)。該系統(tǒng)包括主動(dòng)部分和被動(dòng)部分，其中主動(dòng)部分負(fù)責(zé)將整個(gè)航天器的熱量傳遞給服務(wù)艙的散熱器，而被動(dòng)部分則保護(hù)服務(wù)艙免受內(nèi)部和外部熱環(huán)境的影響。散熱器和熱交換器是熱控制系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，它們通過(guò)有效的熱量管理，確保航天器的溫度始終維持在適宜的范圍內(nèi)。
消耗品儲(chǔ)存
服務(wù)艙的消耗品儲(chǔ)存系統(tǒng)為乘員艙提供了儲(chǔ)存在罐中的飲用水、氮?dú)?/a>和氧氣。飲用水由供水系統(tǒng)提供，以滿足機(jī)組人員在執(zhí)行任務(wù)期間的用水需求。氧氣和氮?dú)鈩t由氣體輸送系統(tǒng)提供，每個(gè)罐中的氣體量可根據(jù)任務(wù)剖面進(jìn)行調(diào)整。在重返地球大氣層前不久，獵戶座的乘員艙將與服務(wù)艙進(jìn)行分離。乘員艙是獵戶座在每次任務(wù)結(jié)束后返回地球的唯一部分。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性和高效性，早期的飛行中高價(jià)值的乘員艙組件，如航空電子設(shè)備、環(huán)境控制和生命支持系統(tǒng)將被重復(fù)使用，并計(jì)劃在以后的任務(wù)中重復(fù)使用更多的組件。
俄羅斯聯(lián)盟號(hào)返回艙
聯(lián)盟號(hào)艙內(nèi)的空間相比之前的飛船幾乎擴(kuò)大了兩倍，最多搭載的乘員增加到了三個(gè)，在太空中的自持力也相應(yīng)上升。聯(lián)盟”號(hào)首創(chuàng)“三艙制”構(gòu)型，整個(gè)飛船由軌道艙、返回艙和推進(jìn)艙三個(gè)艙段組成：軌道艙和返回艙加壓密封，裝載航天員和各種儀器設(shè)備；軌道艙同時(shí)還可以減壓病作為宇航員出艙做太空行走的過(guò)渡艙；推進(jìn)艙則裝載燃料、導(dǎo)航設(shè)備和發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)聯(lián)盟號(hào)飛船準(zhǔn)備返回地面時(shí)就先拋掉軌道艙和推進(jìn)艙，三名宇航員呆在有防熱大底的返回艙里再入大氣層。
聯(lián)盟號(hào)系列飛船的可靠性高，首先是源自它的設(shè)計(jì)。例如，聯(lián)盟號(hào)系列飛船采用了主降落傘系統(tǒng)和備份降落傘系統(tǒng)，一旦返回中主降落傘系統(tǒng)工作失效，可以切換到備份降落傘系統(tǒng)工作；又如，聯(lián)盟號(hào)系列飛船設(shè)計(jì)有發(fā)射段救生系統(tǒng)，一旦火箭在發(fā)射段出現(xiàn)嚴(yán)重故障，可以由逃逸飛行器將航天員救回地面。
1975年4月5日，蘇聯(lián)發(fā)射了載有兩名航天員的聯(lián)盟號(hào)飛船，在發(fā)射段拋整流罩后，由于運(yùn)載火箭控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致火箭姿態(tài)失穩(wěn)，火箭發(fā)出“應(yīng)急”指令，實(shí)施發(fā)射段拋整流罩后當(dāng)圈返回的應(yīng)急救生程序，航天員乘返回艙安全著陸。其次是進(jìn)行了大量成功的改進(jìn)。例如，“聯(lián)盟-11”號(hào)飛船發(fā)生返回艙失壓導(dǎo)致3名航天員喪生之后，蘇聯(lián)吸取此次教訓(xùn)，規(guī)定在飛船的變軌段和返回段，航天員必須穿艙內(nèi)航天服；一旦返回艙失壓，航天員可以依靠艙內(nèi)航天服生存幾個(gè)小時(shí)，在此期間，飛船實(shí)施應(yīng)急返回，實(shí)現(xiàn)航天員的救生。第三，聯(lián)盟號(hào)飛船進(jìn)行了大量的可靠性試驗(yàn)，使得可行性設(shè)計(jì)得到了充分的驗(yàn)證。
從聯(lián)盟號(hào)到聯(lián)盟T，再到聯(lián)盟TM，最后到聯(lián)盟TMA，聯(lián)盟號(hào)系列飛船每一次改進(jìn)都提高了飛船的可靠性和適應(yīng)性。例如，聯(lián)盟TMA飛船在聯(lián)盟TM飛船基礎(chǔ)上的改進(jìn)包括：加大坐墊尺寸，增加座椅總長(zhǎng)度；為適應(yīng)不同體重的乘員改進(jìn)了座椅緩沖裝置，為了滿足高個(gè)子乘員的需要，對(duì)飛船的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整；為了提高乘員的舒適度和可見度以及滿足便于操作的要求，對(duì)儀表板以及一些硬件的安裝位置也進(jìn)行了調(diào)整。
聯(lián)盟號(hào)飛船由兩部分構(gòu)成：太空艙和運(yùn)載火箭。聯(lián)盟號(hào)太空艙被安裝在聯(lián)盟號(hào)火箭頂端。太空艙分為三部分，這些部分叫做“模塊”。其中第一部分為“軌道模塊”（軌道科學(xué)公司 Module）。飛船在軌期間，宇航員們就在軌道模塊中生活起居。該模塊體積相當(dāng)于一輛大型房車，可以與國(guó)際空間站相連。太空艙的第二部分是“下降模塊”（Descent Module）。在聯(lián)盟號(hào)朝國(guó)際空間站或地球下降期間，宇航員就坐在該模塊中。第三個(gè)模塊中裝有生命支持系統(tǒng)，還裝有電池、太陽(yáng)能電池板和轉(zhuǎn)向舵機(jī)等設(shè)備。聯(lián)盟號(hào)飛船火箭位于太空艙下方，負(fù)責(zé)將宇航員和物資送入太空。發(fā)射升空后，太空艙和火箭便會(huì)相互分離。隨后火箭會(huì)返回地球，太空艙則會(huì)繼續(xù)向上攀升，僅用短短九分鐘就能進(jìn)入太空。宇航員在國(guó)際空間站的任務(wù)結(jié)束后，會(huì)乘坐聯(lián)盟號(hào)太空艙返回地球。聯(lián)盟號(hào)既沒(méi)有輪子、又沒(méi)有機(jī)翼，因此不會(huì)像飛機(jī)一樣滑行降落。在聯(lián)盟號(hào)下降過(guò)程中，大氣層會(huì)使其減速。隨后聯(lián)盟號(hào)會(huì)打開降落傘，進(jìn)一步減緩下降速度。最終當(dāng)聯(lián)盟號(hào)接近地面時(shí)，又會(huì)點(diǎn)燃小型火箭引擎，利用反作用力實(shí)現(xiàn)最后減速。
類型
返回艙分為載人返回艙和無(wú)人返回艙。返回艙在返回地面的過(guò)程中，一般都采用降落傘來(lái)降低其著陸速度．由于受降落傘的設(shè)計(jì)著陸速度限制，載人航天返回艙在陸地上的著陸速度一般為6~7ｍ／ｓ，而無(wú)人返回艙可達(dá)10~14ｍ／ｓ。
?技術(shù)特點(diǎn)
密閉性
與飛船其它載人艙段一樣，返回艙有很高的密封性。但與軌道艙不同的是，返回艙在高溫、高壓作用下仍需保證氣密性。
結(jié)構(gòu)
返回艙返回時(shí)會(huì)在重力的作用下重新進(jìn)入大氣層，氣流千變?nèi)f化將使高速飛行的返回艙難以保持固定的姿態(tài)，因此必須把返回艙做成不倒翁的形狀，底大頭小，不怕氣流的擾動(dòng)。
返回艙的整體形狀為鐘罩形側(cè)壁結(jié)構(gòu)加球冠狀大底，主要由前端蓋、前端框、側(cè)壁、大梁、大底以及儀器等部件組成。返回艙從外向內(nèi)依次為防熱結(jié)構(gòu)、金屬承力結(jié)構(gòu)，其中返回艙側(cè)壁為承力金屬內(nèi)層加防熱外層的雙層結(jié)構(gòu)，大底為防熱與承力一體化設(shè)計(jì)的大底．承力結(jié)構(gòu)由前端承力結(jié)構(gòu)、側(cè)壁承力結(jié)構(gòu)以及后端承力結(jié)構(gòu)組成。
返回艙大梁為工字梁焊接成的“井”字構(gòu)型，座椅系統(tǒng)以及大部分儀器設(shè)備都裝載在返回艙大梁上，返回艙上承力結(jié)構(gòu)的材料主要是鎂合金或鋁合金，返回艙各部件間的主要連接方式是焊接和螺釘連接。
座椅設(shè)計(jì)
返回時(shí)航天員所處區(qū)域，除了配備可以減小沖擊力的座椅外，航天員的應(yīng)急物品及儀器、膠卷、盒式錄音磁帶、試驗(yàn)樣品以及科學(xué)數(shù)據(jù)和遙感資料等都會(huì)放在這里。
作為世界第一個(gè)成功實(shí)現(xiàn)載人航天飛行的國(guó)家，蘇聯(lián)在太空競(jìng)賽初期給出的逃逸方案極為簡(jiǎn)陋——彈射座椅。這種脫胎于普通軍用飛機(jī)救生設(shè)備的設(shè)施，主要裝備“東方”系列載人飛船。在返回艙尚未成型的年代，這種簡(jiǎn)陋的彈射座椅還承擔(dān)了在火箭發(fā)射故障時(shí)，將航天員彈射出艙脫險(xiǎn)的任務(wù)。
神舟九號(hào)的返回艙內(nèi)的坐椅非常像嬰兒椅，因?yàn)榉祷氐臅r(shí)候航天員必須要保持蜷縮的姿勢(shì)，這是非常安全的姿勢(shì)。返回艙坐椅似嬰兒椅，專家稱可以減小沖擊影響。在返回前這個(gè)坐椅還要提升起來(lái)，以緩沖落地時(shí)瞬間沖擊所帶來(lái)的沖擊力。
返回艙再入大氣層時(shí)，航天員乘坐的座椅方向與返回艙的飛行方向相反，可以說(shuō)，航天員是坐在返回艙的“倒座”上。
熱防護(hù)
與大氣劇烈摩擦?xí)r，會(huì)在艙表產(chǎn)生數(shù)千度的高溫，如果不解決防熱問(wèn)題，飛船還沒(méi)等落地就燒成了灰燼。返回艙表面有一層防熱層，是用特殊的燒蝕材料做成的，防熱原理就是通過(guò)材料的燃燒而把熱量帶走，經(jīng)科學(xué)家試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，大鐘的形狀相對(duì)有利于實(shí)現(xiàn)防熱目標(biāo)。
飛船返回艙的防隔熱主要通過(guò)三種方法：一是吸熱式防熱，在返回艙的某些部位，采用導(dǎo)熱性能好、熔點(diǎn)高和熱容量大的金屬吸熱材料來(lái)吸收大量的氣動(dòng)熱量；二是輻射式防熱，用具有輻射性能的鈦合金及陶瓷等復(fù)合材料，將熱量輻射散發(fā)出去；三是燒蝕防熱，利用高分子材料在高溫加熱時(shí)表面部分材料融化、蒸發(fā)、升華或分解氣化帶走大量熱量的方法散熱。
中國(guó)的神舟飛船采用了自主研制開發(fā)的以燒蝕防熱為主、以輻射式防熱和隔熱為輔的防隔熱材料體系。采用先進(jìn)的防隔熱材料技術(shù)給返回艙穿上一層25毫米厚的“防熱衣”，防熱材料在巨大熱流的作用下，自身分解、熔化、蒸發(fā)、升華，在消耗表面質(zhì)量的同時(shí)帶走大量的熱，材料分解形成密實(shí)外殼向外輻射熱量，并且內(nèi)部未燒蝕的隔熱區(qū)域，起到阻止熱量進(jìn)入返回艙的作用。以上因素共同決定了燒蝕防熱材料具有良好的熱防護(hù)功能，可使飛船內(nèi)部溫度控制在30攝氏度左右。
減速機(jī)構(gòu)
返回艙在降落過(guò)程中，至少要“打”三把傘——引導(dǎo)傘、減速傘、主傘，共三把傘。如有必要，還有第四把傘——備份傘。中國(guó)神舟六號(hào)降落傘主傘的面積為1200平方米，全長(zhǎng)達(dá)70多米，傘衣有20多米長(zhǎng)，疊起來(lái)卻只有一個(gè)手提包大小，重量?jī)H90多公斤。
設(shè)計(jì)師為飛船返回艙降落時(shí)，定制了一套三級(jí)開傘程序，以確保傘面不被空氣崩破。首先打開兩個(gè)串聯(lián)的引導(dǎo)傘，然后由引導(dǎo)傘拉出一頂減速傘，減速傘先把返回艙的速度由每秒200米減至每秒90米。在距離地面約8公里時(shí)，減速傘與返回艙分離，主降落傘開始上崗，將返回艙的速度由每秒90米降為每秒8米。
減速傘工作一段時(shí)間后與返回艙分離，最后拉出1200平方米的主傘。這一系列動(dòng)作成功地將飛船返回艙的速度從高鐵降到了普通人跑步的速度。為了防止減速傘和主傘在張開瞬間承受的力太大，減速傘和主傘都采用了收口技術(shù)，即放慢傘繩從收攏到散開的過(guò)程，讓1200平方米的大傘分階段張開，保證整個(gè)開傘過(guò)程的過(guò)載處于航天員可承受的范圍。航天員通過(guò)感受到這一連貫動(dòng)作的晃動(dòng)，才能確認(rèn)回收系統(tǒng)工作正常。
著陸軌跡
載人航天器根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，主要分為三種返回著陸方式：彈道式、彈道—升力式和水平著陸。
采用彈道式返回的航天器，像炮彈一樣，沿著一條很陡峭的路徑返回，在穿越大氣層時(shí)不產(chǎn)生升力，因而不能進(jìn)行落點(diǎn)控制，所以落點(diǎn)偏差較大，并且過(guò)載比較大（可達(dá)8g～9g），接近人體所能承受的極限。落點(diǎn)散布也比較大。蘇聯(lián)和美國(guó)早期的返回式航天器都采用這種形式，如蘇聯(lián)的“東方”號(hào)、“上升”號(hào)飛船和美國(guó)的水星號(hào)飛船。
彈道-升力式返回的航天器一般都采用鐘形結(jié)構(gòu)，在穿越大氣層時(shí)產(chǎn)生一定的升力，因而能夠?qū)ζ滹w行軌跡進(jìn)行一定控制，落點(diǎn)準(zhǔn)確度比較高，過(guò)載也較小（不大于4g）。美國(guó)的“阿波羅”號(hào)系列飛船、俄羅斯的“聯(lián)盟”號(hào)系列飛船和中國(guó)的“神舟”號(hào)系列飛船采用的都是這種返回著陸方式。
著陸過(guò)程
載人飛船完成預(yù)定任務(wù)后，載有航天員的返回艙要返回地球，整個(gè)返回過(guò)程需要經(jīng)過(guò)制動(dòng)離軌、自由下降、再入大氣層和著陸4個(gè)階段。
著陸方式
返回艙承載了宇航員及大量的精密試驗(yàn)儀器，返回艙的成功回收是載人航天工程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。返回艙在返回地面的過(guò)程中，一般都采用降落傘來(lái)降低其著陸速度。由于受降落傘的設(shè)計(jì)著陸速度限制，載人航天返回艙在陸地上的著陸速度一般為6-7m/s，而對(duì)無(wú)人返回艙可達(dá)10-14m/s。返回艙以這樣大的著陸速度著陸時(shí)會(huì)在著陸瞬間產(chǎn)生很大的沖擊，對(duì)艙內(nèi)宇航員及儀器設(shè)備造成較大影響。
返回艙著陸沖擊系統(tǒng)包括返回艙和著陸場(chǎng)地面兩部分。返回艙的著陸沖擊過(guò)程主要得到以下結(jié)論：
（1）返回艙大底上遠(yuǎn)離落點(diǎn)位置達(dá)到應(yīng)力峰值的時(shí)間相對(duì)落點(diǎn)位置有所滯后，同時(shí)落點(diǎn)處的應(yīng)力值隨著陸速度的變化較小，而距落點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置則隨著陸速度的變化幅度較大；（2）從加速度響應(yīng)看，由于大底的緩沖作用，大梁上的加速度響應(yīng)峰值大底上有明顯減小，且加速度響應(yīng)值在40-80Hz頻率范圍內(nèi)較大；（3）從沖擊能量的分配情況可以看出，著陸地面是沖擊能量吸收的主體，而大底則是返回艙上最主要的吸能部位，在返回艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分發(fā)揮大底的緩沖作用。
海面著陸
返回艙入水后將自動(dòng)釋放出染色劑，把周圍海水染為熒光色，并及時(shí)發(fā)出GPS定位信號(hào)，方便救援人員在海上快速發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。降落的返回艙根據(jù)其技術(shù)和使用特性（密封性、飄浮性、攜帶有生保設(shè)備等）能夠保障航天員長(zhǎng)時(shí)間生存在其中。當(dāng)返回艙濺落在海面上時(shí)，航天員為生存進(jìn)行的活動(dòng)包括：選擇適宜返回艙停留的地點(diǎn)和停留姿態(tài)；使用艙載無(wú)線電系統(tǒng)與外界聯(lián)系；利用返回艙內(nèi)的應(yīng)急物品；著航天服或潛水衣離開返回艙。航天員離開返回艙后漂游時(shí)進(jìn)行的活動(dòng)包括：建造救生筏以便乘員組集體行動(dòng)；給潛水衣充氣；食用便攜式應(yīng)急裝備內(nèi)的食物和水；使用應(yīng)急無(wú)線電及光學(xué)信號(hào)設(shè)備同外界聯(lián)系；向搜索救援直升機(jī)或艦船靠近。當(dāng)返回艙飄浮在水面上，而換氣孔關(guān)閉時(shí)，如果返回艙內(nèi)的溫度和氣體成分在允許的范圍內(nèi)，那么為了保障安全，航天員留在返回艙內(nèi)更為合適。除非萬(wàn)不得己，航天員不會(huì)離開返回艙。美國(guó)“水星”“雙子星座”和“阿波羅”系列載人飛船均選擇海上回收。
應(yīng)對(duì)意外
當(dāng)飛船返回艙意外落入沙漠、森林或寒區(qū)，航天員就需要利用返回艙、降落傘及其它器材營(yíng)造防風(fēng)沙掩體或熱防護(hù)掩體，結(jié)合手邊器材營(yíng)造臨時(shí)住所。同時(shí)，使用通信聯(lián)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行求救活動(dòng)，確定方位，實(shí)施自救和互救并預(yù)防疾病。除此之外，他們還可以利用落區(qū)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)狩獵、釣魚和收集可食用的野生植物來(lái)補(bǔ)充食品，進(jìn)行飲水儲(chǔ)備。
制動(dòng)離軌段
飛船通過(guò)調(diào)姿、制動(dòng)、減速，從原飛行軌道進(jìn)入返回軌道的階段稱制動(dòng)離軌段。返回前，飛船首先要調(diào)整姿態(tài)，使飛船在水平方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，由軌道艙在前、返回艙居中、推進(jìn)艙在后的狀態(tài)變?yōu)闄M向飛行狀態(tài)，這是飛船的第一次調(diào)姿。緊接著，軌道艙與返回艙以每秒1～2米的相對(duì)速度分離，軌道艙留在太空軌道繼續(xù)運(yùn)行，這就是軌道艙分離。此時(shí)，飛船變成了推進(jìn)艙和返回艙的組合體。如右圖。兩艙組合體繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°，變成推進(jìn)艙在前、返回艙在后的飛行狀態(tài)，同時(shí)再調(diào)整俯仰角達(dá)到制動(dòng)要求，這是飛船的第二次調(diào)姿。飛船推進(jìn)艙上的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作，產(chǎn)生與飛船飛行方向相反的作用力，使飛船飛行速度降低，從而脫離原飛行軌道進(jìn)入返回軌道，這個(gè)制動(dòng)過(guò)程可比喻為“剎車”。
自由下降段
飛船從離開原運(yùn)行軌道到進(jìn)入大氣層之前，空氣阻力很小，主要是在地球引力的作用下呈自由飛行狀態(tài)，因此，這個(gè)階段稱為自由下降段或過(guò)渡段。在這個(gè)飛行階段，飛船按照計(jì)劃要完成推進(jìn)艙分離、建立再入姿態(tài)等重要飛行事件。其中，推進(jìn)艙在與返回艙分離后，會(huì)在進(jìn)入大氣層后燒毀。返回艙建立正確的再入姿態(tài)角（速度方向與當(dāng)?shù)厮矫娴膴A角）是一項(xiàng)重要的工作，這個(gè)角度必須精確地控制在一定的范圍內(nèi)，如果角度太小，飛船將從大氣層邊緣擦過(guò)而不能返回；如果角度太大，飛船返回速度過(guò)快，將像流星一樣在大氣層中被燒毀。
再入段
從返回艙進(jìn)入稠密大氣層到其回收著陸系統(tǒng)開始工作的飛行階段稱為再入段。飛船返回時(shí)從離軌時(shí)的真空環(huán)境再次進(jìn)入大氣層，這個(gè)階段稱為再入段。再入大氣層的高度一般為80～100千米。返回艙進(jìn)入稠密大氣層后，承受氣動(dòng)加熱和再入過(guò)載，是返回過(guò)程中環(huán)境最為惡劣的階段。隨著高度的降低，空氣密度越來(lái)越大，返回艙與空氣劇烈摩擦，使其底部溫度高達(dá)數(shù)千攝氏度，返回艙周圍被火焰所包圍，因此，對(duì)返回艙要采取特殊的防熱措施。返回艙下降到一定高度時(shí)，接收不到地面發(fā)送的無(wú)線電信號(hào)，地面也接收不到返回艙發(fā)送的無(wú)線電信號(hào)，因此，這個(gè)區(qū)域被稱為無(wú)線電“黑障區(qū)”。當(dāng)返回艙軸向過(guò)載達(dá)到規(guī)定指標(biāo)時(shí)，返回艙實(shí)施升力控制，使返回艙過(guò)載不超出航天員所能承受的范圍，并且用升力控制來(lái)控制返回艙落點(diǎn)位置，使返回艙返回預(yù)定著陸場(chǎng)。
著陸段
返回艙從打開降落傘到著陸這個(gè)過(guò)程稱為著陸段。隨著高度的降低和速度的減小，返回艙所受到的氣動(dòng)阻力與地球引力漸趨平衡，返回艙以大約每秒200米的均速下降。在距地面10千米左右高度，返回艙的回收著陸系統(tǒng)開始工作，先后拉出引導(dǎo)傘、減速傘和主傘，使返回艙的速度緩緩下降，并拋掉防熱大底，在距地面1米左右時(shí)，啟動(dòng)反推發(fā)動(dòng)機(jī)，使返回艙實(shí)現(xiàn)軟著陸。為增加著陸的可靠性，返回艙上除裝有主降落傘系統(tǒng)外，還裝有面積稍小的備份降落傘系統(tǒng)。一旦主降落傘系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可在規(guī)定高度應(yīng)急啟用，使返回艙安全著陸。
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平安到家！神舟十九號(hào)返回艙成功著陸.光明網(wǎng)-今日頭條.2025-04-30
點(diǎn)火起飛！神舟二十號(hào)載人飛船發(fā)射升空.人民日?qǐng)?bào)-今日頭條.2025-04-24
祝賀!神舟二十號(hào)載人飛船發(fā)射取得圓滿成功.央視新聞客戶端.2025-04-24
完成在軌交接！神二十航天員將于11月5日返回地球.中國(guó)青年報(bào)-百家號(hào).2025-11-04
神舟二十號(hào)載人飛船返回任務(wù)將推遲進(jìn)行.今日頭條·新華社.2025-11-05
成功分離！神舟二十號(hào)航天員乘組踏上回家之旅.光明日?qǐng)?bào)-百家號(hào).2025-11-14
出發(fā)!張陸、武飛、張洪章三名航天員領(lǐng)命出征.央視新聞.2025-10-31
新華圖訊丨神舟二十一號(hào)升空.新華網(wǎng).2025-11-01
太空會(huì)師！“全家福”來(lái)了.今日頭條.2025-11-01
祝賀!神舟二十一號(hào)載人飛船發(fā)射取得圓滿成功.央視新聞客戶端.2025-11-01
神舟二十一號(hào)|神舟二十一號(hào)載人飛船發(fā)射取得圓滿成功 我國(guó)2025年載人航天發(fā)射任務(wù)圓滿收官.百家號(hào)-新華社.2025-11-01
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為什么返回艙落地的時(shí)候會(huì)突然冒出一團(tuán)火？.中科院物理所.2023-11-13