我们一直期待着载人太空任务，但今天我们要谈谈为什么让宇航员返回地球仍然是一个巨大的挑战。
太空总是吸引着人们，它是神秘的、未被探索的东西。 黎明，遥远的行星向我们招手，鼓励我们进行研究、实验和星际飞行。 值得一提的是，最近的太空飞行，虽然我们还不坐头等舱，但似乎掌握在一个基本的篇幅里。 阿耳emi弥斯一号登月任务本来应该飞行，但由于天气原因，发射被推迟到1月2日。 在我们焦急等待发射的同时，我们必须明白，返回也将是一个关键时刻，尽管这是一次无人任务。
太空任务可分为两类。 航天器有朝一日返回地球的任务大多是载人任务，以及获得单程票的任务。 这里我们还可以提到未来的载人任务，比如埃隆·马斯克的火星任务，不一定会返回地球。 但在现实中，这样的飞机也必须在某个地方降落。 事实证明，着陆阶段是此类任务中最困难的部分。 今天我们就来一探究竟。
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船员和设备安全
自从人类第一次飞入太空以来，我们就一直担心他的健康和飞行的整体成功。 在载人飞行的情况下，任何时刻都可能至关重要。 如果是无人任务，船员和机上设备的安全一直是重中之重。 此类任务的工程师和领导者以及宇航员或宇航员本人都了解此类飞行的所有风险。 并非所有这些任务都成功，尤其是第一个任务，但重要的是要得出结论，纠正错误，不要在未来重蹈覆辙。
比如阿波罗飞船的第一次任务，一切都在发射前测试阶段惨遭收场。 在著名的阿波罗 13 号任务中，飞行过程中发生了一次事故，导致无法登陆月球表面。 很高兴能够拯救船员并成功将船带到距离硫磺岛航空母舰7,5公里的地方。 得出结论，仅5个月后，下一艘任务船就被送入太空。 即使是最成功的阿波罗 11 号任务，在宇航员登陆月球表面以及随后起飞返回地球的过程中也充满了紧张的时刻。 苏联联盟号飞船也发生过多次事故。 不幸的是，这在过去和现在都是航天工业的常态。
是的，这些大多是单一的、不可预测的情况。 然而，在任何涉及返回地球的载人航天任务中，总有一个瞬间令人震撼。 你可能知道无人驾驶汽车在火星着陆时会出现不可预测的问题，但在载人任务中，人的生命受到威胁。 我们都记得 2003 年的那场灾难——“哥伦比亚”号航天飞机在着陆过程中在浓密的大气层中直接燃烧殆尽，全体 人不幸遇难。
下面是电影“Apollo-13”的片段，展示了宇航员登陆地球的过程。 当然，这是一部自有规律的电影，不一定准确反映现实，但也和现实相差不大。
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为什么从太空安全返回地球是个问题？
似乎重力应该在这里有所帮助，因此无需费力地减慢火箭的速度。 但它的速度是每小时数万公里——这是设备进入绕地球轨道所必需的速度（所谓的第一宇宙速度，即7,9公里/秒），甚至超越它（第二宇宙速度，即 11,2 公里/秒）并飞向月球。 正是这种高速才是问题所在。
返回地球或降落在另一个星球上的关键点是刹车。 这就像在起飞时加速飞船一样麻烦。 毕竟，火箭在起飞前并没有相对于地球运动。 她着陆后也不会。 就像我们在机场登机一样。 虽然它在飞行中达到了900公里/小时（中型客机的巡航速度）的速度，但降落后又再次停下来。
这意味着即将降落在地球上的火箭必须将其速度降低到零。 这听起来很简单，但事实并非如此。 一架相对于地球必须从 900 公里/小时减速到 0 公里/小时的飞机比以大约 28 公里/小时的速度飞行的火箭要容易得多。 此外，火箭不仅以疯狂的速度飞行，而且几乎垂直进入致密的大气层。 不像飞机那样倾斜，而是在离开地球轨道后几乎垂直。
唯一能有效使飞机减速的是地球大气层。 而且它非常致密，即使在外层也是如此，会在下降装置的表面产生摩擦，在不利条件下会导致其过热和损坏。 所以，飞船减速到比第一艘飞船稍慢的速度后，它开始下降，坠落到地球上。 通过在大气中选择合适的飞行路径，可以确保载荷的发生不超过允许值。 然而，在下降过程中，船壁可以而且应该加热到非常高的温度。 因此，只有外壳上有特殊的热保护装置，才能安全下降到地球大气层。
即使是比地球稀薄 100 多倍的火星大气层，也是一个严重的障碍。 所有下降到红色星球表面的设备都能感受到这一点。 他们经常发生事故，或者他们只是在火星大气层中燃烧。
有时这种制动是有用的，大气层作为额外制动器的任务证明了这一点，帮助车辆进入行星的目标轨道。 但这些都是例外。
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大气制动是有效的，但它有巨大的缺点
是的，大气制动非常有效，但它有巨大的缺点，尽管它是有效制动所必需的。
在其他行星的轨道飞行任务中，这种减速是不完整的，返回地球与完全减速有关。 火星车登陆火星也是如此。 进入其轨道的探测器不能完全停止，否则它会坠落到红色星球的表面。
太空中的设备，绕地球运行或从月球返回，以起飞时赋予它们的巨大速度移动。 所以，比如国际空间站，时不时地调整轨道，把它抬高，因为越高，留在轨道上所需要的速度应该越低。
由于提供这些速度需要相应的能量消耗，因此制动必须与类似的能量消耗相关联。 因此，如果能够在进入大气层之前让装置减速，低速飞行甚至缓慢坠落到地球，它就不会升温那么多，对机组人员的危险也微乎其微。
这就是问题所在。 太空飞行需要巨大的能源成本。 火箭的有效载荷质量只占火箭总起飞质量的一小部分。 大多数情况下，火箭中间有燃料，其中大部分在通过大气层下层的第一阶段燃烧。 有必要将设备或船员送入太空。 在着陆期间离开地球轨道也需要燃料，而且需要非常大量的燃料。 因此，在刹车时，存在燃油导致船舶着火的风险。 大多数情况下，是油箱在着陆过程中因高温而爆炸。
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着陆，类似于起飞，只是反方向
为了在进入大气层之前使飞行器几乎完全减速，有必要使用与起飞时相同数量的燃料，假设飞行器的质量在任务期间没有显着变化。 然而，当我们将提升船只和随后制动所需的燃料添加到船只的重量中时，事实证明它会成倍增加。 而也恰恰是这种悲催的经济计算，意味着还需要依赖地球大气层的抑制。
比如SpaceX Falcon 9火箭着陆时，使用燃料，但这里火箭本身很轻（大部分只有油箱返回地球），并没有进行遥远轨道的返回。
工程师们计算出，降落在地球上每公斤所需的燃料资源与起飞进入轨道所需的燃料资源相同。 也就是说，它几乎就像起飞一样，只是在相反的方向。
而且，很可能，这种情况会持续很长时间。 不仅在 Artemis 1 任务期间，而且在人类到达红色星球之后。 当这个障碍在某种程度上被克服时，就可以说我们终于掌握了太空飞行。 因为大家都可以起飞，但是降落可能会有问题。
但是历史上有很多例子，我们的科学家和工程师设法解决了复杂的问题。 我们希望很快飞往月球或火星的航班将不会比从纽约飞往基辅的航班更难。 愉快而安全地着陆。
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他们为什么不使用混合航天器返回场景。 不是耐热“翅膀”，也不是热消融防护罩+降落伞。
在大气层中制动滑行，最后在临时“蹦床上”控制“跳伞”。 而且您不需要燃烧燃料，也许还不需要燃烧未产生的残留物。 我们将底盘留在地面上，只保留控制系统。
一位未被认可的数学天才和一位务实的利他主义者的观点尤其有趣。