據中國載人航天工程辦公室公布的官方訊息，台北時間2023年6月4日6時33分，神舟十五號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。
更讓人激動的是，這次返程的落點被稱贊為超精準，但實際上的落點座標和雄鷹預測座標相差1580公尺。
想要預測返回艙的落腳點，難度真的有這麽大嗎？
神舟十五號此次返程時，一共進行了四次預測，最終落點座標為東經100°03′52″，北緯41°38′07″。
第一次預報與落點相距1580公尺，第二次相距1620公尺，第三次相距1700公尺，第四次相距1110公尺。
而這樣的成績，已經算是命中十環的成績。
預測返回艙的落腳點，難度系數這麽高，原因則是多方面的。
第一，飛船在飛行中的速度太快了。
在完成所有的太空實驗工作後，太空人就可以準備返航了。第一件事就是調整飛船的姿勢，在相對前進方向逆時針轉90°，從縱向飛行調整為橫向飛行狀態。
與此同時，飛船的軌域艙和返回艙開始分離。
返回艙分離後，開始進行第二次姿勢調整，剩下的兩倉組合體，在剛剛的姿態基礎上，再次向逆時針方向轉90°。
經過兩次90°的逆時針轉向，返回艙此時的航行軌跡，相較於準備返回前，更像是進行了一次掉頭。
這時推進艙在前，返回艙在後，飛行姿態也從水平飛行，逐漸變成了有一個仰角。
動力來源是推進艙的發動機，飛船的高度從399公裏，下降到了380公裏，飛船一邊減速，一邊漸漸進入返回軌域。
當可以看到東風著陸場位於飛船的軌域平面上時，飛船就可以開始減速返回地球了，而對於返回艙的落腳點預測，也是從這個時候開始的。
返回艙在穿過100公裏厚的大氣層時，速度仍然保持在每秒7.9公裏。由於地球有重力，所以在實際下降的時候，速度還會受到重力加速度的幹擾，尤其是在高度越低、空氣密度越大的地方，返回艙的速度就越快。
返回艙一秒鐘就能前進七八公裏，在這樣的超高速度下，只需要0.13秒的時間，就能飛行1公裏。
所以預測相差距離1580公尺，確實是命中靶心的水平了。
第二，不可避免的黑障
由於返回艙在返回地球的過程中速度過快，和空氣產生了摩擦，返回艙周圍被火焰所包圍，底部溫度高達幾千攝氏度。
返回過程中的「黑障」成了不可避免的問題。
返回艙在返回時要經歷4個階段，分別是自動減速、大氣層外自由滑行，載入大氣層以及回收著陸。
其中條件最惡劣，最考驗技術的階段是載入大氣層這一步驟。
隨著返回艙距離地面的高度越來越低，空氣的密度變得越來越大，返回艙的表面會和大氣層產生摩擦，並且由此帶來巨大的熱量。
此時的返回艙，看上去就像一個大火球，返回艙的無線電訊號也被火焰所切除，這個階段被稱為無線電的「黑障區」。
返回艙出現黑障，一般是從距離地面100公裏的高度時出現，在距離地面約40公裏的高度時消失。
為了解決這一問題，中國將返回艙的訊號傳輸方式從傳統的訊號線纜轉變為了光纖傳輸，大大減少了任務車輛之間傳輸的線纜數量，這使得訊號傳輸的速率變得更快。
目前經過中國科學家的不斷努力，在返回艙穿越黑障區的時間，可以實作穩定追蹤，這已經是黑障區跟蹤測量難題的一項重大突破。
第三，開傘過程
返回艙載入大氣層，並且漸漸進入空氣密度較高的上空時，就需要進一步減速，不然過快的速度帶來的慣性，會給太空人的脊椎帶來十分嚴重的傷害，輕則重度殘疾，嚴重可能會丟掉性命。
所以如何減緩沖擊，成了保護航天員生命安全的關鍵。
既然沒辦法踩剎車，那就給返回艙增加阻力，也能實作減速的目的。
當返回艙距離地面還有最後10公裏的時候，速度已經從最開始載入大氣層每秒7.9公裏的速度，降低到了每秒200公尺左右。
速度下降到了原有的2.5%，但這個速度還是相當危險。
此時返回艙自動開啟傘艙蓋，引導傘、減速傘相繼被拉出，速度也下降到了每秒180公尺左右。
減速傘工作十秒後，會和返回艙分離，主傘被拉出。
我們可以將它理解為一個更高級別的降落傘，主傘傘衣面積為1200平方米，相當於三個標準籃球場的面積。
此時返回艙的速度，會迅速下降到每秒40公尺，並變成每秒7公尺。
這些降落傘都是無控傘，會隨著風向和風力而產生漂移。
在飛船返回地面之前，科學家們會根據氣象部門預測的風速、風向等資訊，計算降落傘降落過程中的漂移距離和方向，從而調整開傘點，使得飛船落點更為精準。
這個事情說起來簡單，可做起來卻很難。
畢竟在這麽快速度的情況下，只要是產生了偏差，都會是較大的偏差，像返回艙的初始位置、姿態偏差、氣動力系數、返回艙品質等因素，都會對返回艙的落點造成偏差幹擾。
第四，落地時的助推。
當返回艙下降到距離地面只有6公裏的時候，原本安裝在返回艙底部的隔熱罩，會按照預先程式被拋掉，反推發動機此時露出了廬山真面目。
在距離地面還有1公尺的時候，反推發動機會點火啟動，給返回艙一個向上的力，使太空人可以安全落地。
此時，一段航空之旅，才算真正結束了。
參考資料：
[1] 環球網【「環時深度」神十五乘組凱旋，哪些「神器」護航？】2023-06-05
[2] 科普廣州【神舟十五返航！飛船返回時會燒毀，發射時為什麽不會？】2023-06-14
[3] 中國新聞網【最後一米有多重要？「數」看「神舟十五號」返回艙著陸】2023-06-04
