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2022年4月16日，神舟十三号圆满完成了为期半年的飞行任务后，载着3名航天员在内蒙古东风着陆场成功着陆。欣喜之余，有的同学可能也在琢磨：远在几万米之上的航天飞机，到底是怎么返回地面的呢？
要知道，经过科学家计算，航天飞机的下降速度能达到每小时190千米，相当于自由落体的终端速度，所以说，航天飞机是正儿八经从天下掉下来的。讲到这里，有的同学可能会惊掉了下巴：从那么高的地方摔下来，那它岂不是会摔得粉身碎骨？事实上，我们看到的航天飞机不仅没有被摔碎，还能完好无损地着陆。现在，我就带着大家一起来揭秘航天飞机不可思议的降落过程。
举个例子，一架航天飞机降落的起点在垂直高度300～700千米的近地轨道，终点在美国佛罗里达东海岸肯尼迪航天中心的一条跑道上。在降落过程中，航天飞机需要做两件事：一是降低垂直高度，二是跨越水平距离。这两者都是靠借力完成的。降落借的是地心引力，跨越借的则是地球自转。
假设此时航天飞机正在南美洲上方以28000千米的时速，朝着与美国肯尼迪航天中心相反的方向绕行地球，它要怎么做才能飞到肯尼迪航天中心的上空呢？理论上，它可以像汽车一样打个转向灯，直接拐个弯飞过去。但在太空中转弯全靠发动机，打开发动机就意味着烧燃料，而燃料罐早在起飞不久就与机身脱离了。此时，只有轨道机动发动机里还剩一点点燃料，它的作用有两个：一是在发射的最后阶段，当三大引擎全部“断粮”后，最后再推一把，把航天飞机送到最终轨道上；二是当任务执行完毕需要返回时，反推一把，把航天飞机的速度降低一点，好让它能够开始往下掉。
所以，航天飞机既没有足够多的燃料来拐弯，也不需要拐弯，如果真拐弯了，就别想返回地球了。这时最好的做法就是什么都不做，坐等地球自己转过来。也就是说，等到航天飞机来到肯尼迪航天中心的上空，就可以把轨道机动发动机里面的燃料全部烧光，然后掉头，与地球自转方向一致，并开始减速，准备下落。
看到这里，很多同学会提出另外一个问题：航天飞机是怎么完成掉头的呢？其实，它是依靠机鼻和机尾上分布的几十个小型推进器反推来完成掉头的。
当反推结束后，航天飞机的时速就降到了400千米，足够其脱离轨道开始下落。接下来的操作就是滑翔了，半个小时后飞机进入大气层，此时时速为27500千米。如此高的速度会让飞机与大气层产生剧烈摩擦，而航天飞机正好利用这个摩擦进行减速。这时候，机头大约会翘起40度，让腹部冲着前方的空气，以便达到最好的减速效果（如图1-8所示）。此时，航天飞机看上去就像是被包裹在一个火球中，它之所以没有被烧化，是因为机腹上盖着两万块具有绝佳隔热性能的硅板，机鼻和机翼前缘部分覆盖着碳-碳复合材料。
图1-8
靠着与空气摩擦，航天飞机的速度慢慢降了下来。如果不出意外，肯尼迪航天中心的跑道可以在下方静静地等待航天飞机的归来了。
然而，航天飞机降落并没有这么容易。飞机降低高度的同时，周围的空气密度也在升高，此时，机翼会遇到一点麻烦——升力开始增大。对于这个长着翅膀的返回器而言，有升力是很麻烦的。如果任由升力增大，返回器会被重新推出大气层，然后像打水漂一样不知道漂到哪里去，航天员很可能就再也回不到地球了。
如果像上面讲的那样，通过抬高机头来减少升力，就有可能产生超过隔热材料吸收极限的高温，将整架航天飞机熔化掉。所以，这时候只有改变升力的方向才能减少升力。升力的方向是垂直于机翼向上的，如果我们把航天飞机侧过来，自然就改变了升力的方向，侧得越厉害，升力在垂直方向上的作用也就越小。但机身侧过来，升力就会把航天飞机推向侧面。航天飞机正是通过左侧一侧、右侧一侧，划出了一条完美的下降波浪线（如图1-9所示）。
图1-9
经过一系列的操作，航天飞机的时速降到了2750千米左右，正式变身为一架普通飞机。机上由5台电脑组成的飞行控制系统，通过调整副翼和尾舵来有限地控制航天飞机的翻滚、偏航和俯仰，甚至还能把尾舵分成两半，变成一个减速器。
当来到3000米的高度时，航天飞机完成最后一次转向，就开始对准下面的跑道俯冲了。航天飞机滑行路线与地面的夹角是20度，时速是550千米，比高铁的速度还快。
在只剩几百米的时候，航天飞机会再次将机头拉起，像在大气层顶端那样，用速度换阻力，最终降到时速360千米的触地速度，然后继续滑行5千米，就停下来了。
以上就是航天飞机的降落过程，是不是很神奇？也正是因为有了这些神奇的操作，才保证了航天员能够安全“回家”。
