磅礴之势 一飞冲天
首飞成功 酣畅淋漓
这是一次全球瞩目的发射
其看点不仅在于中国航天再一次证明自己
更是为后续一系列重量级任务打开了大门
今年7月,天问一号探测火星
今年底,嫦娥五号月面采样返回
明年初,发射空间站核心舱“天和”
接下来的“问天”“梦天”“巡天”……
“胖五”长长的任务单
就是中国迈向航天强国的路线图
如果把“天宫”空间站
作为中国航天“明天”的既定目标
那么今天借助长征五号B登上太空舞台的
新一代载人飞船试验船就彰显了
中国航天布局“后天”的雄心壮志
新一代载人飞船
不仅中国在研制
美、俄两国都在发力
尤其是急切地希望
重新获得载人天地往返能力的美国
一口气布局了三款载人飞船
美国研制中的猎户座飞船(右)、载人龙飞船(中)、CST100飞船(左),均为两舱式设计
其中载人龙飞船
计划于5月27日搭载两名航天员
进行首次载人飞行
将执行龙飞船载人首飞任务的宇航员
尽管捷足先登
但载人龙飞船
只能用于近地轨道往返
类似于我国新一代载人飞船
既能用于近地轨道空间站
又能承担载人深空探测任务的
美国只有NASA研制的“猎户座”
从这个意义上来说
我国新一代载人飞船试验船
在赛道上领先了半个身位
它究竟有何绝技?
▽
从“甲壳虫”到SUV
和家喻户晓的“神舟”系列载人飞船相比,新一代载人飞船试验船最直观的变化就是“胖了一圈”——质量由8吨提升到超过20吨,“少了一截”——从返回舱、推进舱和轨道舱的三舱结构变为返回舱加服务舱的两舱结构。
神舟十一号与天宫二号组合体
神舟飞船为什么要设置轨道舱?因为受制于火箭的推力和尺寸,飞船返回舱的设计非常局促,堪比“甲壳虫”微型车,三名航天员挤在6立方米的空间,绝对的“蜗居”。在没有“天宫”的年代,航天员在轨承担着不少实验任务,轨道舱相当于一个“胶囊旅馆”,供航天员起居、工作。在神舟七号出舱任务中,轨道舱还增加了气闸舱功能。
亮相珠海航展的空间站核心舱模型
即将到来的空间站时代,“天宫”的三个主要舱段都是20吨以上的大家伙,核心舱内供航天员工作、生活的容积超过50立方米,加上两个实验舱,总容积达到110立方米。航天员有了三居室的太空“大HOUSE”,飞船承担好“通勤摆渡车”的职能就可以了,“胶囊旅馆”不必再勉为其难。
有了直径五米的“胖五”,新一代载人飞船返回舱的空间也大大增加,最多可以搭载六名航天员。“甲壳虫”由此升级为SUV,还是全尺寸的那种!
从专业载客到“客货混载”
SUV的特点,不仅能装人,还能兼顾载货。新一代载人飞船也将是这样的多面手,比如搭载3名航天员的时候,可以装载500千克货物,人减少,货还能增加,这样就大大提高了任务安排的灵活性,与“天舟”货运飞船形成互补。
专家介绍,“天舟”作为货运飞船,具有很强的上行能力,也就是将货物从地球运送到空间站。这一点上,新一代载人飞船的能力只有“天舟”的一半左右。但是货运飞船不具有将货物从空间站带回地球的能力。而这一点,在空间站时代至关重要。
新一代载人飞船总师助理黄震介绍,太空中一些微生物实验以及太空制造实验的一些制成品,未来都可以通过新一代飞船送回地面进行进一步研究和应用实验。
从一次性到可重复使用
空间站投入运营后,人员轮换、物资补给都将常来常往,飞船将迎来密集发射。
当几年一发的太空专车成为一年几发的太空班车,成本问题就要放在更重要的位置进行考虑了,重复使用是降低成本的最佳之道。新一代载人飞船将大部分高价值设备集中设置在返回舱中,返回过程中,服务舱在大气层中烧毁,返回舱落地回收,设计目标是力争实现十次左右的重复使用。
神舟飞船返回舱
相比于可重复使用的火箭,飞船返回舱重复使用的难度更大,因为关乎航天员的生命。加上在再入大气层过程中,摩擦、摩擦......返回舱将经历高温烧蚀,落地过程又会接受相当大的冲击,重复使用的可靠性要求极其之高。
新一代载人飞船返回舱结构模型
防热是安全返回和可重复使用的关键。神舟飞船的金属结构和外层的防热材料是一体化设计,新一代载人飞船改为防热材料可拆卸设计,新一代载人飞船总师助理黄震介绍:“防热比神舟飞船的密度相当于三分之一,耐热能力相当于三倍到四倍。”
从近地轨道迈向深空探测
据专家介绍,新一代载人飞船定型后,返回舱设计将基本保持不变,配置不用的服务舱来适应不同的任务要求。
今天发射的新一代载人飞船试验船,加注了约10吨推进剂。船箭分离后,将通过多次轨道控制,将轨道抬升至8000公里大椭圆轨道,来验证深空探测的返回状态。
轨道高度越高,返回地球的速度就越大。载人飞船系统副总设计师马晓兵今年一月在《中国航天科技活动蓝皮书(2019年)》发布会上介绍,试验船返回时将实现接近第二宇宙速度返回再入的热流条件,采用新型返回制导策略控制再入飞行过程,采用3具主伞实现群伞减速和大型气囊缓冲着陆。
此次试验将验证多项关键技术,获取重要飞行参数,为科学研究和技术改进积累数据。
电影《我和我的祖国——白昼流星》效果图
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