神舟十二号落点误差(神舟十二号落地点坐标)

神舟十二号降落直播的数据量之丰富前所未有，相信各位大佬们都是看得爽了去！各项数据毫无保留地直播了出来，神舟十二号的落点精度到底有多高，使得我们可以拿来分析下神舟十二号飞船的落点精度！

而种花家通过简单的计算发现，从第一次落点预报到最后实际落点的精度，仅仅相差847米，其精度之高，超出了大家的想象，神舟十二号的落点精度到底有多高，而且返回舱一落地，马上就是工作人员上前查看，比航天飞机着陆还要及时！

预报与实际落点相差仅为847米

2021年9月17日12点45分，制动发动机开启，返回开始，除了主发动机外，侧面还有姿态控制发动机也在有规律的喷出火焰，这是在保证制动时飞船姿态的稳定。

制动结束后不久，飞控中心预报工作人员就给出了预测落点坐标为：东经100°04'46'' 北纬41°37'23''，熟悉地理的朋友就知道了这纬度大约就在内蒙古某地，当然没错，在东风着陆场！

在进入黑障前和打开降落伞后又有两次精度预报，其中开伞后的预报精度如下：

13点34分29秒，神舟十二号返回舱成功着陆东风着陆场，落地后不久，前方空中搜救报告落点精度为东经100°04'26'' 北纬41°37'46''，似乎数字变化不是特别大，那么理论与实际预报精度差是多少呢？

对于了解载人航天器着陆的朋友来说，这个着陆精度实在是太高了！但不了解的朋友心头肯定有一个疑问，弹道导弹圆周概率误差可达几十米，这载人航天还是有人控制的，怎么会差距那么大？

为何差距847米，还要说神舟十二正中靶心？

其实载人航天的返回舱着陆和弹道导弹差距是比较大的，我们首先来看看弹道导弹弹头从发射开始到击中目标大概会经历什么过程，有哪些因素会影响其精度。

弹道导弹和火箭其实没有太大差异，只是载人航天能达到7.9千米/秒的绕地速度，而导弹则没有，所以它会划过一条抛物线轨道回到地面，影响它落点精度主要是制导方式，一般弹道导弹中最核心的设备是惯性制导的陀螺仪，它是比对一路出发后与初始值之间的差异。

从而一路修正自己的姿态，控制导弹飞向目标，而中途也可以星光或者GPS或者指令制导等多种模式，但一旦弹道导弹的多弹头分离之后，精度就已经确定了，弹道导弹分离弹头高度比较不确定，比如LGM-30民兵导弹的MIRV（多重目标再入大气层载具）在157千米高度释放弹头。

此后弹头不再受控，直接以抛物线轨迹直达目标，如果没有特殊引爆方式的话那么爆炸将会在撞击后发生，CEP误差为200米以内，当然最高的潘兴II导弹可达30米，这个精度用核弹，和正中靶心也没啥区别了。

载人航天重返大气层过程差异有哪些？

两者本质差别并不大，都是重返大气层，而且返回舱和推进舱分离高度几乎就差不多，比如神舟十二号分离高度是145千米，与弹道导弹不一样的是，返回舱还有姿态控制火箭，可以在返回过程中略微调整姿态，当然这对落点精度也有所帮助。

但两者最大的差异是，弹道导弹的弹头将直接进入黑障，除了大气层摩擦减速外不再提供减速机制，高层和低空大气气流对其影响比较小，因此只要分离时机精准，弹头姿态精确（一般会自旋保持稳定），那么攻击精度就有所保障！

但载人的返回舱不行，因为载人的返回舱无法自旋保持稳定，还有下降时启动效应控制姿态，附属物会影响启动结构，另外在进入黑障前两者情况是类似的，但出了黑障以后，作为载人飞船则会开始减速，会先弹出引导伞，然后拉出减速伞，等速度下降后最后拉出主伞，主伞开伞高度至少超过10千米。

而从此时开始，受到高空风速和后续受到低空风速影响是最大的，因为巨大的降落伞要将返回舱速度降低到8-10米左右，此时会受到横风的影响，当然从分离开始到着陆位置，气象资料是掌握的，预报的落点也考虑了这些影响。

但综合考量，从第一次预报落点到实际位置，相差仅仅为847米，这是一个让全球为之侧目的成绩，当然更让人欣喜的是从返回舱在13点34分29秒着陆：

到工作人员上前察看13点37分23秒，两者仅仅相隔3分钟不到，几乎和返回舱同时抵达，这个搜救速度，实属罕见！

基本上我们可以判定，神舟十二返回任务中的数据表明，我国载人返回技术已经达到了飞船系列的难以企及的高度，未来想要再进步，只能在在空天飞机上实现了，飞船的技术，我们已经玩到极致了！

延伸阅读：航天飞机为何能直接降落机场

航天飞机直接降落机场不需要搜救的模式无疑是最优秀的，因为它就是一种相对比较特殊飞行结构的飞机，唯一的差异就是它屁股后面装的都是火箭发动机，而前面鼻锥装的则是姿态控制发动机。

它两侧的机翼可以提供升力，尾翼可以掌控方向，但进入大气层后它的发动机是不工作的，而且航天飞机的滑翔比比较差，因此降落轨迹确定后可以精准对准机场，但是要大幅度横向移动也是不可能的。

尽管如此，它也比飞船要优秀的多，它能使用跑道直接降落，而飞船只能使用降落伞再加反推火箭或者缓冲气垫在野外或者海上溅落。也许未来实现空天飞机后可以改善这个搜救的状况，相信这个日子也不会远了！

不知各位看历次神舟飞船着陆或动画时，有没有注意到一个现象：飞船返回舱在经过空气制动、降落伞减速后，在最后接触地面的一瞬间，底部的反推发动机会启动，完成最后的减速，将飞船稳稳地落在地上。

反推发动机启动

这个最终减速过程非常重要，由于飞船的重量寸土寸金，而且对着陆精度有要求，所以降落伞不会做得太大，否则不仅占重量占体积，有可能还会带着飞船飘走。因此降落伞打开后只能把下降速度降到8~10米/秒，或者说28.8~36公里/小时，这个速度还是比较大的，如果直接这样着陆，相当于以这个速度撞墙。而航天员是背部朝下面朝天坐在返回舱里，如此高的着陆速度有可能损伤航天员的颈椎，为了确保他们的安全，必须进一步减速。

神舟飞船的主降落伞

而这一关键的减速过程由多台反推发动机完成。这些发动机使用固体燃料，虽然每台的个头和重量都不大，但却能在瞬间产生大约3吨的巨大推力，4台一起工作，就有十多吨推力，可在短时间内将返回舱的下降速度减到2米/秒，这样的落地速度再加上舱内座椅的缓冲，就能确保航天员的安全了。

这个步骤听起来简单，实现起来却困难重重！一个重要原因就是反推发动机的点火时机非常关键，必须在距离地面约1米高度。假如启动晚了或压根没启动，飞船着陆速度就会过大，有可能伤害到航天员。如果启动过早，由于固体燃料是一锤子买卖，一旦点火就会很快烧完，没有第二次机会。如果反推发动机工作结束后飞船处在比较高的位置，下落时就会再次加速，同样会使着陆速度过大。

神舟12号航天员在返回舱内

那么怎样来确定返回舱的离地高度，从而在准确的时间发出点火信号呢？这就涉及到一个高度测量问题。有些网友会说：测量高度还不简单，用大气压的原理不就行了？海拔高度越高，气压就越低，这是中小学生都知道的道理，通过测量大气压的值，就能换算出当前的海拔高度。飞机的高度表就是利用气压来测高的，但它却有个问题：误差太大，例如在地面上和地面上方1米处的气压差别微乎其微，通过这个根本无法测量高度。

实际上，当飞机飞行高度低于2500英尺（即762米）时，就会使用无线电高度表，这东西和雷达有点儿相似。它向地面发出无线电波，并接受地面反射回的电波，理论上测出往返的时间再乘上光速再除以2就是距离。很显然这个时间是一个非常小的值，不好直接测，一般采用调频的方式，让无线电波的频率随时间变化，这样接受到的频率和发出的频率有一个差值，根据这个差值就能求出往返时间，进行算出高度。

飞机在低空使用无线电高度计

这种高度表对于民航飞机已经足够用了，但对于一个要着陆的航天器来说，精度还不够，原因是无线电波的波长太长，误差还是比较大。如果改成频率更高的电磁波，精度就能提高，于是又出现了激光高度计，例如嫦娥四号上的激光测距敏感器，从距月面30公里到15米的高度上，测距精度达6厘米，已经非常好了，但如果高度再低，就有点儿力不从心。对于载人飞船反推着陆来说，需要在1米的高度上实现高精度测距，即使是激光高度计也不能满足要求。

怎么办呢？只能使用更高的频率，而最高频率的电磁波段就是γ射线，频率高出天际，已经更像是一个粒子。由放射性物质发出的γ光子到达地面后会发生散射，一部分光子被反射回来并被探测器接收，离地面越近，接收到的γ光子越多，尤其是在1米以下这种高度上，反射回的光子计数会急剧增长，敏感性很高，特别适合在极低高度条件下进行测量。

γ光子高度计原理

同样采用反推发动机的俄罗斯联盟TMA载人飞船上就安装了γ射线高度计，在0.6至0.9米高度上能实现4厘米的精度，这是其它测高方式所不能企及的。我国的神舟飞船使用自行研制的γ射线高度计，性能至少不亚于俄罗斯产品，在神舟飞船历次载人飞行以及嫦娥探月任务中都有优秀的表现。

正是由于神舟飞船返回舱拥有在极低高度下还能精确测量的γ射线高度计，才能够在距地面1米处准确发出点火信号，反推发动机收到信号后将在20毫秒之内点火，来一脚紧急刹车，确保航天员安全回家。

飞船底部

估计有人会问：这么一来，返回舱上岂不是有放射源？没错！要想产生γ射线就得携带放射源，但它带有屏蔽，无法向舱内辐射，不会对航天员构成伤害，但它工作时会向外侧发出γ射线。因此返回舱着陆后地面人员的一大重要操作，就是赶紧用特制的屏蔽盖将底部的高度计盖住，防止靠近的人被辐射。等航天员出舱后，地面人员还要把放射源取出来，放到专用容器内储存。

说到这里，相信不少朋友已经想到了另一个航天大国：美国。作为航天领域技术最先进的国家，美国的载人飞船用不用γ射线高度计来测高呢？还真不用，这倒不是说该技术不先进，也并非是美国人搞不出来，而是美国载人飞船的着陆方式与中俄有区别，迄今为止，他们的载人飞船，包括水星、双子星、阿波罗飞船等等，以及最新的SpaceX龙飞船，其返回舱都是在大海上降落的，为此还专门用了个词儿叫溅落。

美国载人龙飞船在海上溅落

这种着陆方式很符合美国的国情。在海上溅落，海水会提供足够的缓冲，因此除了降落伞之外，不需要再设置反推发动机，节省了飞船的重量和空间。而且地球表面70%以上都是海洋，海面平坦宽阔，对着陆精度的要求比陆地更低。

在海上溅落也有劣势，除了一不小心会沉没之外，更需要在远离陆地的海域有很强的搜索和救援能力，而作为全球海上霸主的美国恰恰最拿手，拥有很多航母和两栖攻击舰，装备有大量直升机，并且其海军舰艇和基地遍布全球，用这种方式特别合适。

再回头一看，美国的优势恰恰是中俄的劣势。苏联在其全盛时期，海军实力也远不能与美国相比，无法有效控制海洋。在这种情况下，采用海面溅落的方式需要派出庞大的舰队，不仅成本高昂，还有可能受到其它海洋强国的骚扰，风险较大。因此苏联和俄罗斯选择了在平坦的大草原上着陆，他们最不缺的就是大草原。直到现在，俄罗斯的联盟飞船依然选择在哈萨克斯坦境内着陆。

联盟飞船在哈萨克斯坦着陆

我国的载人航天计划开始时，海军实力比起苏联还要差得多，连苏联都不敢轻易使用的海上溅落，我国自然也不可能采用。因此神舟飞船毫无意外的也是在陆地着陆，主着陆场是内蒙古四子王旗，备用着陆场就是这次神舟12号降落的东风着陆场。

其实，神舟飞船的降落伞+反推发动机着陆方式，虽然反推发动机的体积和重量代价都比较小，但也存在一大问题，就是在着陆有可能损坏返回舱，不利于重复使用。对于一次性使用的神舟飞船倒不是什么问题，但对普遍具备重复使用能力的新型载人飞船来说，就不太合适了。要想重复使用，就得改成其它方式。

我国新一代载人飞船采用气囊缓冲

美国SpaceX公司的载人龙飞船就曾经想过抛弃降落伞，用反推火箭+着陆腿的方式着陆，可以任意选择着陆点。但NASA觉得风险太大，否决了该方案，改成了较为稳妥的海上溅落，好在只要处理得当，经历过海上降落的飞船仍然能够再次使用。而另一种可选的着陆方式就是降落伞+气囊，在离地面较近时给气囊充气，通过柔软的气囊实现落地缓冲，同样可以减小对返回舱的损坏。

我国新一代载人飞船就是采用了多个降落伞+气囊的方案，但这种方式也有缺点：气囊和充气用的气体会占据较大的空间，不利于飞船的总体设计。好在新飞船比神舟大得多，能够承受这种代价。

我国新一代载人飞船试验船底部的气囊

那么当神舟飞船被下一代载人飞船取代后，γ射线高度计这种神器会不会失去用武之地呢？那倒不会，在月球、火星甚至更远天体上软着陆时，γ射线高度计还是能够发挥它的作用，毕竟在1米高度精确测距的绝活儿，它可是独一份儿！

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