不知道大家有没有注意到之前所有神舟飞船着陆的视频或动画中的一个现象：在空气制动和降落伞减速后飞船返回舱触地的最后时刻，底部的推力发动机会开始完成最后的减速，将飞船稳稳地降落在地面上。
反向发动机起动
这个最后的减速过程非常重要。因为飞船的重量很珍贵，对降落精度也有要求，所以降落伞不会做得太大，否则不仅占用重量和体积，还可能随飞船飘走。所以开伞后下降速度只能降到8 ~ 10m/s或者28.8 ~ 36km/h，还是比较高的。如果直接这样落地，相当于以这个速度撞墙。宇航员们脸朝下坐在返回舱里。这么高的着陆速度可能会损伤宇航员的颈椎。为了保证他们的安全，有必要进一步减速。
神舟飞船的主降落伞
这个关键的减速过程由几个反推装置完成。这些发动机使用固体燃料。虽然每一个体积和重量都很小，但却能在瞬间产生3吨左右的巨大推力。四台发动机协同工作，推力将超过10吨，可在短时间内将返回舱下降速度降至2m/s。这样的着陆速度，再加上舱内座椅的缓冲，可以保证航天员的安全。
这一步听起来很简单，但实现起来很难！一个重要原因是反推发动机的点火时机非常关键，必须在离地1米左右。如果启动晚了或者根本没有启动，飞船的着陆速度会太高，可能会伤到航天员。如果太早启动，由于固体燃料是一锤子买卖，一旦点燃，很快就会燃尽，没有第二次机会。如果飞船在反推发动机工作后处于相对较高的位置，下落时会再次加速，也会使着陆速度过高。
神舟十二号宇航员在返回舱里。
那么如何确定返回舱离地面的高度，才能在准确的时间发出点火信号呢？这就涉及到一个身高测量的问题。有网友表示：测身高不容易。为什么不用大气压原理呢？海拔越高，气压越低。这是中小学生都知道的一个道理。通过测量大气压力，可以转换当前的高度。飞机高度计使用气压来测量高度，但是它有一个问题：误差太大，比如地面上的气压和地面一米多高的气压差太小，无法通过这个来测量高度。
事实上，当飞机在2500英尺(762米)以下飞行时，它使用的是无线电高度计，有点类似于雷达。它向地面发射无线电波，并接收地面的反射波。理论上，它测量的是往返时间，乘以光速再除以2，就是距离。显然，这个时间是一个非常小的值，很难直接测量。通常，频率调制用于随时间改变无线电波的频率，从而在接收频率和发射频率之间存在差异。根据这个差异，可以计算出往返时间和高度。
飞机在低空使用无线电高度计。
这个高度计对于民用飞机来说足够了，但是对于一个航天器着陆来说，它的精度还不够。原因是波的波长太长，误差还是比较大的。如果使用更高频率的电磁波，可以提高精度，于是激光高度计再次出现。例如，嫦娥四号上的激光测距传感器在距离月球表面30公里至15米的范围内，测距精度为6厘米，这已经相当不错了，但
比如说。
如果再低一点，就有点太低了。对于反推力着陆的载人飞船，需要在1m高度实现高精度测距，即使是激光高度计也达不到要求。
我该怎么办？只能用更高的频率，频率最高的电磁波段是伽马射线，高于天空，更像粒子。放射性物质发出的伽马光子到达地面后会发生散射，其中一部分会被反射回来，被探测器接收。越靠近地面，接收到的伽马光子就越多，尤其是在1米以下的高度。反射的光子数会急剧增加，灵敏度很高，特别适合极低海拔的测量。
y.com/wp-content/uploads/2022/06/1631861750-3d988b0c3589020.png">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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