成功着陆！权威解读神舟二十一号太空“生死速递”是如何做到的？

图片来源：央视直播截图。

神舟二十号航天员乘组平安落地。图片来源：央视直播截图。

北京时间2025年11月14日16时40分，神舟二十一号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。推迟返航的神舟二十号航天员乘组平安落地！

神舟二十号乘组为何搭乘二十一号飞船返回？

众所周知，此次神舟二十号航天员乘组的推迟返回，是缘于神舟二十号飞船最大可能遭遇了微小空间碎片的撞击，而撞击的位置恰恰是返回舱的舷窗玻璃。

上图为“神舟”飞船返回舱舷窗结构示意图。图片来源：科普中国

“神舟”飞船返回舱舷窗采用三层玻璃：最外层（图中最上方）是高温防热玻璃，这层玻璃无密封要求，专门用以防热,但它不具备承压能力。内两层则采用钢化玻璃，同时承压和密封，但防热性能欠佳。这次损坏的是最外层的防热玻璃。由于再入大气层的过程中的热流冲击非常强烈，已经破损的防热玻璃很可能粉碎并剥离，导致内层的承压玻璃暴露在热流中，有可能损毁并导致舱内失压。因此从保障航天员的绝对安全角度出发，神舟二十号飞船已经难以做到万无一失了。

那为何推迟这么多天返回呢？原因是地面指挥系统需要进行一系列严谨的评估程序，比如拍照判读、设计复核、仿真分析和风洞试验等，最终才判断得出结论：神舟二十号飞船不满足载人安全返回的放行条件。

最终拿出的太空救援方案是，神舟二十号航天员乘坐神舟二十一号载人飞船返回。神舟二十号载人飞船将继续留轨开展相关试验，后续如何返回地面将择机而定。待神二十乘组返回地面后，神舟二十二号飞船将以无人搭乘的形式发射升空，用于半年后神舟二十一号乘组返回地面。

此次太空救援方案，在中国航天史和世界航天史上尚属首次。

神舟二十一号两创载人飞船超快速纪录

此次神二十一号飞船返回地面途中绕地飞行由5圈改3圈。完成时间仅仅耗时5小时26分钟，这又是一次新的纪录。

据中国载人航天办公室通报，神舟二十一号在11月14日11时14分成功撤离空间站。而神舟二十一号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆的时间是北京时间11月14日16时40分。这意味着新纪录的时长对比神舟十九号的快速返回（9小时）又大大缩短了超3.5小时。

制动减速阶段示意图。图片来源：央视截图。

神舟二十一号的超快速返回，大幅缩短时间的环节是在飞船再入前绕飞地球的圈数。飞船与空间站脱离后，都要调整轨道，而这个过程里，神舟十九号要绕飞地球5圈，以备做好轨道调整；而神舟二十一号减少2圈，仅绕地球飞行3圈。这中间最大的改变是离轨控制制动参数由地面计算改为了船上计算机自主更新计算。据悉，为了确保“自主计算”的正确性，地面指挥系统先后开展了六轮复核复算。

从神舟二十一号发射后的3.5小时超快速交会对接，到此次临危受命又用5小时26分钟的超快速返回，不到半个月，神舟二十一号的一上一下，两创超快速纪录。这一新纪录标志着我国载人飞船再入返回技术取得新突破、系统可靠性达到新高度。

为了让公众更加清晰的了解神舟载人飞船是如何返回地面的，下文将详细讲解有关“神舟”载人飞船在返回过程需要经历哪些环节考验。从而帮助公众更好理解为什么此次推迟返回和更换载人飞船的决定。

1 制动减速阶段

第一阶段是制动减速阶段。要使飞船返回地面，必须降低飞船的飞行速度，改变飞行方向，使其脱离原来的飞行轨道，进入下降飞行的轨道。

具体过程是，“神舟”飞船在太空中运行最后一圈时，地面向飞船发出指令，使飞船调整姿态，相对前进方向向左偏航（逆时针转）90°，变成横向飞行状态，这是第一次调整姿态；紧接着，飞船的轨道舱与返回舱以1～2米/秒的相对速度成功分离。

制动减速阶段示意图。图片来源：央视截图。

轨道舱与返回舱分离后，返回舱与推进舱组合体再向逆时针方向转90°，使推进舱朝前，这是第二次调整姿态；此时飞船推进舱上的发动机点火工作，使组合体降低速度；在完成持续约180秒的制动后，组合体顺利进入返回轨道。

2 自由滑行阶段

第二阶段是自由滑行阶段。进入返回轨道后，返回舱与推进舱组合体以无动力飞行状态自由下降。当返回舱与推进舱组合体高度降至距离地面145千米时，推进舱和返回舱分离，推进舱在大气层中烧毁，返回舱继续下降，并消除由于两舱分离时产生的返回舱姿态分离干扰，建立正确的再入姿态角（速度方向与当地水平面的夹角），准备再入大气层。

返回舱调整姿态示意图。作者供图。

这个角度必须精确地控制在一定的范围内，一般为1.5°～1.7°，如果返回舱再入姿态角太大，它在再入大气层时会因速度太快，而使最大过载超标，航天员身体承受不了，返回舱甚至会像流星一样在大气层中烧毁；如果再入姿态角太小，返回舱会从大气层边缘擦过，无法返回。

返回轨道与再入角示意图。作者供图。

在推进舱和返回舱分离以后，返回舱会利用自身装配的发动机进行姿态调整，变成大底朝前的飞行状态。这样一来，返回舱在穿越大气层时产生一定的升力，因而能够对飞行轨迹进行一定控制，从而保证落点准确度较高，对航天员的过载冲击也比较小。

返回舱与推进舱分离示意图。作者供图。

3 再入大气层阶段

第三阶段是再入大气层阶段。“神舟”飞船的返回舱在距离地面100千米时开始再入大气层。在距离地面80千米时，返回舱进入“黑障”区，使返回舱暂时与地面失去联系，直到在距离地球约40千米处时出“黑障”区，返回舱与地面的联系又恢复了。

进入黑障区时，返回舱隔热大底外表面与大气层会发生剧烈的摩擦，温度可达上千度。对于黑障区的经历，神舟十六号任务航天员朱杨柱在央视的直播节目中幽默的形容“一路火花带闪电，仿佛坐在太上老君的炼丹炉里”，但返回舱内温度变化不大。

在再入大气层的过程中，从再入大气层到距离地球20千米高度期间，返回舱通过对返回舱侧倾角的调整变化（配平迎角约为20°）来实现返回升力控制，使返回舱的过载不大于4g，而且可以比较精确地返回到着陆场。飞行高度约为20千米时，返回舱升力控制结束。

返回舱再入大气层示意图。作者供图。

基于动态适应和天基测控，目前我国返回舱在返回过程中以升力式作为返回手段，以预测制导作为控制方案，这样可以对运动姿态进行自主调整，特别是在以往返回任务中最惊心动魄的穿越大气层“黑障”阶段，返回舱的安全性和可控性能得到大幅提升。采用预测制导的自适应控制方案，可使返回舱返回在“黑障”过程中辨识空间环境对它的影响，实时制定出新的升力控制的策略。通过预测制导的方案，一是可以保证人员着陆的精度，二是能保证整个过程的安全性。

4 回收着陆阶段

第四阶段是回收着陆阶段。在返回舱距地面10千米左右时，返回舱上的静压高度控制器通过测量大气压力自动判定所处高度启动回收着陆系统开始工作。返回舱先打开伞舱盖，然后依次拉开引导伞、减速伞和主降落伞。其中减速伞把返回舱的速度从200米/秒减至60～70米/秒；在返回舱距离地球8千米时，打开主降落伞，把返回舱的速度由60～70米/秒减至5～6米/秒。

回收着陆分系统正常工作程序。作者供图。

另外，返回舱降到距地面约6千米时，主降落伞与返回舱的连接由单点倾斜吊挂转换成两点垂直吊挂，以便返回舱着陆时缓冲装置能够更好地发挥缓冲作用；返回舱降到距地面约6千米时抛掉了返回舱的防热大底，以便露出返回舱底部的反推发动机。在距地面1米左右时，返回舱底部的4台反推发动机点火，使返回舱以大约3米/秒的速度软着陆，同时通过返回舱底部吸能外壳、减振材料和座椅缓冲机构组成的减振系统来吸收能量，保证航天员安全落地。

航天员和座椅。其中的座椅缓冲器和赋形垫子也用于缓冲。作者供图。

由于飞船返回舱在返回过程中处于高速运动的状态，一旦中途出现故障，外界无法采取营救措施，也不可能将程序暂停或恢复到原位重新开始。因此，回收着陆系统的工作过程只能是由一系列不可逆按时序执行的动作组成。

为保证航天员的生命安全，提高回收着陆系统工作的可靠性和安全性，设计师们想到了一切可能发生的紧急情况，为回收着陆系统设置了9种故障模式，涉及正常返回、中空救生、低空救生3种基本返回工作程序，采取了备份降落伞装置、时间控制器、三组高度开关等多种备份措施，以全面保证返回舱在火箭发射段、上升段、正常返回和应急返回段的安全返回与着陆。

神舟二十二号飞船将择机发射

随着神舟二十号航天员乘组的返回，后续将择机发射神舟二十二号飞船。这背后实际上是我国空间站建设阶段火箭与飞船的“滚动备份”双保险机制。

实际上，自神舟十二号任务起，长二F火箭都将采取“发射一发、备份一发”及“滚动备份”的发射模式，进入值班状态的火箭如接到应急救援命令，最快10天内就能实施应急救援发射。

空间站阶段载人火箭始终保持一主一备。图片来源：央视新闻

因为空间站阶段航天员在轨飞行时间长，安全隐患风险增加，因此，为应对可能出现的突发状况，采取“发射一发、备份一发”的滚动备份发射模式，可以为航天员的生命安全加上“双保险”。

此种应急待命状态就意味着只要空间站里有我们的航天员在工作生活，地面上就必须有一发火箭和一艘飞船进行应急救援的值班，随时准备进入太空，把航天员接回地球。

当神舟二十号与太空微小碎片的惊险一刻不期而至，神舟二十一号未雨绸缪的智慧，成为了最可靠的“生命盾牌”。意外无法预知，但勇气足以将其征服。为中国航天自豪！欢迎我们的英雄——神舟二十号三位航天员，平安穿越苍穹，荣归地球家园！

作者：庞之浩 全国空间探测技术首席科学传播专家

本文在科普新媒体平台“蝌蚪五线谱”刊发，经授权发布