李会超:新实验舱返回异常,但中国载人航天赶超美国有一个宝贝

[文/不雅察者网专栏作者 李会超]

5月5日,本是属于美国航天的记念日。1961年5月5日,美国宇航员艾伦·谢泼德乘坐水星号飞船,成了进进太空的第一个美国人。那时,美国在太空比赛中处于掉队的地位,此次使命的成功也为美国以后在航天范畴遇上并跨越苏联奠基了根本。

三船三箭的时期

近60年后的这一天,好动静却从承平洋的另外一边传来。在文昌发射场,首飞的长征5B型火箭成功将中国新一代载人飞船实验船送进太空。自此,中国载人航天进进了三船三箭的时期。

图源:央视新闻

三船,是指神船号载人飞船、天船号货运飞船和新一代载人飞船。

三箭,是指为这三种飞船供给发射办事的三种火箭。包罗用于发射神船飞船的长征2F火箭,用于发射天船飞船的长征7号火箭及用于发射新一代载人飞船与空间站舱段的长征5B火箭。

从1999年神船一号首飞,到2016年神船十一号与天宫二号配合完成我国空间尝试室阶段使命,十一艘美满完成使命的神船飞船使我国成了世界上第三个具有实行载人航天能力的国度,并让我国把握了出舱行走、交会对接等多个载人航天范畴的关头使命。

神船飞船的三舱构型,与俄罗斯/苏联的同盟号飞船与诸多类似的地方。固然同盟号是现在世界上独一可用的载人飞船,美国宇航员现在都不能不“买船票”乘坐同盟号交往国际空间站,但这类上世界六十年月设计的飞船不成避免的存在诸多局限,而这些局限也“传导”到了神船号飞船上。为了可以或许让中国的航天员将来走的更远、更舒适、更平安也更经济,设计新一代飞船就成了我们必需要完成的使命。

四年前,我国的新一代飞船初次呈现在公家视野中。2016年6月25日,首飞的长征七号火箭将“新一代多用处飞船返回舱缩比模子”送进太空并成功返回。按照现在公然的报导和文献资料,新一代飞船采取两舱构型,由轨道舱和办事舱组成。当宇航员搭乘新一代飞船前去太空时,他们工作、糊口在返回舱中,而不像神船飞船那样要在返回舱、轨道舱之间穿梭。返回舱的范围将比神船飞船增添一倍,每次发射最多可以将6-7名宇航员送进太空中。现实上,履行每次使命时,现实搭乘飞船的宇航员纷歧定要到达7人。当履行载人登月等飞翔时候较长的复杂使命时,宇航员的数目可以恰当削减。如许,每位乘员所取得的舱内体积将会更年夜,飞翔进程也会更舒适。

对工作在与神船飞船近似的近地轨道上的载人飞船,返回地面时速度不会跨越第一宇宙速度。而新一代飞船对准将来的载人深空使命,需要具有以更年夜的第二宇宙速度再进年夜气层的能力。更高的再进速度意味着飞船将承受年夜气层更强烈的烧蚀。新一代飞船将采取PICA等低烧蚀度轻质新型放热材料,在年夜幅下降防热机构重量的同时加强飞船的放热能力。神船飞船在返回年夜气层时,会遭受一段时候的“黑障”现象,飞船与地面节制职员间的无线电通讯会在必然时候内里断。这是由于飞船四周的空气因高温而电离,电离后的气体对无线电旌旗灯号发生了屏障感化。经由过程新手艺的利用,新一代飞船的通讯旌旗灯号将具有冲破黑障的能力,飞船在返回进程中能始终与地面连结联系。

本次发射的新飞船总重为20吨摆布。按照文献先容,新飞船削减办事舱所携带的燃料后,还可以组成一种14吨构型。20吨构型飞船长要用于履行载人登月使命,而14吨构型飞船长要用于在更远的将来履行载人登岸火星、小行星的使命。飞的更远,飞船反倒变得更轻,是由于在履行火星、小行星使命时,飞船一般要在近地轨道与推动器、着陆器、栖身舱等其他舱段组成组合体,首要的推动使命由零丁的推动器完成,是以飞船自己反倒不消携带太多燃料。

可反复利用也是新飞船的一年夜亮点。研究表白,当飞船的可重用次数到达10次以上时,可将单次飞翔本钱降至最低。新一代飞船将经由过程着陆场减损设计,包管飞船返回舱在着陆进程中遭到尽可能小的冲击,从而使返回舱实现反复利用。

神船飞船不会顿时退役

新飞船虽好,但我国的航天员要想真正坐上这类飞船翱翔天际,还需要期待一段时候。此次发射的新一代飞船是一艘实验船,这意味着高速再进返回防热、节制和群伞收受接管等关头手艺需要在现实飞翔中进行验证,飞船颠末后续改良并证实具有极高的靠得住性后,才能履行真实的载人使命。当神船飞船方才投进利用时,一样履历了如许一个进程。神船一号到四号均为无人实验使命,而神船二号起头飞船才“开通”了生命保障系统,与履行载人飞翔使命时根基一致。

但载人航天的使命进度其实不会由于新飞船需要进行需要的实验而停下脚步。将来2-3年,我国的载人航天工程将进进迎来密集的发射。空间站焦点舱和两个尝试舱将被送进太空,构成我国的首个空间站。空间站扶植和运行所需的物质将由4艘天船飞船输送,而搭乘航天员来回空间站的使命,则依然会由成熟的神船飞船完成。总之,用老的、试新的,既获得此刻的成就,又为将来走的更远打好根本,将来几年我国的载人航天工程年夜有看头。

让人略感应遗憾的是,本次飞翔中搭载的另外一个载荷“柔性充气式货色返回舱实验舱”在实验进程中呈现异常,实验未能获得成功。这类装配在进进年夜气层时,可以经由过程近似“吹气球”的充气睁开体例,增添本身与年夜气接触的面积,从而增年夜航天器的阻力,实现航天器的减速。将来,它有但愿替换减速伞等拖曳式的减速系统,为航天器在崇高高贵声速环境下的减速供给更好的阻力机能。这项手艺现在美国、俄罗斯、日本等都城在进行研究,但还没有有完全成功的报导。就像方才初步编制完成,尚在测试阶段的代码不免会有如许或那样的BUG一样,作为一项走活着界前沿前瞻性进步前辈手艺,使命掉败的性质和相对成熟的常规贸易发射使命掉败有着素质的分歧。固然本次实验未能获得成功,但也不料味着此次飞翔就掉往了意义。从本次飞翔中搜集的实测数据,将为这项手艺的进一步研发供给主要的参考。

一张蓝图绘到底

本月底,年夜洋彼岸的美国将迎来载人航天的初次复飞。SpaceX的载人型“龙”飞船将履行第一次载人往往国际空间站的使命。使命若是成功,美国终究竣事了自2011年7月航天飞机退役起头没有载人东西的场合排场。载人型龙飞船和波音的CST-100飞船,作为将来美国往往国际空间站的主力飞船,固然具有可收受接管重用等新手艺能力,但均只能履行近地轨道使命。与我国新一代飞船机能类似的NASA”猎户座”飞船,则仍处于实验阶段。

二十一世纪初,因为航天飞机在本钱和靠得住性等方面的题目愈来愈明显,美国也面对着载人航天东西进级换代的题目。在小布什时期,美国一样以用旧试新的法子,在继续航天飞机飞翔的同时着手经由过程”星座打算“研制新一代火箭和载人飞船,意图让美国宇航员重返月球。小布什时期没有弄成的星座打算,奥巴顿时台后随即颠覆,随手还停飞了航天飞机。固然奥巴马大志勃勃的将方针锁定在了火星,但重返月球这事都没办好,往往更远火星更是坚苦重重。奥巴马当局的筹算是,把近地轨道载人飞翔这类美国在曩昔几十年已玩的相当熟练的工作交给私家航天公司往做,马斯克等私家老板成为此航天政策的拥趸者。

为难的是,固然2010年时,NASA和相干私家航天公司信誓旦旦的包管,奥巴马在任内的2015年就可以看到美国宇航员重返太空,但现实上,直到今天,美国宇航员还在乘坐俄罗斯飞船。如斯严重的耽搁,让美国持久堕入载人东西青黄不接的场合排场。造成这一现象的缘由,有人以为是美国当局空喊标语,现实又不舍得花钱,致使预算不足。也有人以为,私家航天公司的手艺水准是致使这一现象的缘由。

2019年末,NASA总监察办公室发布的陈述又表露了波音和SpaceX“偷工减料”的行动——他们将本应当经由过程无人飞翔测试的项目转移到载人飞翔中。乃至对宇航员生命相当主要的生命保障系统,SpaceX都要直接拿真人来做测试。紧缩测试数目固然可以或许下降本钱,但由此却带来了对宇航员生命的要挟。固然这份陈述对此提出了明白的警示,但现在SpaceX“龙“飞船的载人测试时候表却未见转变。

在中国载人航天打算于1992年立项时,按照我们的手艺程度和国际经验,定下了先成长飞船,再成长空间尝试室,终究建成年夜型空间站的三步走计谋。在二十八年的过程中,三步走的计谋被持续安稳的贯彻履行了下来,而当第三步计谋已进进履行阶段时,新飞船又开启了三步走以后的新征程。对照中美两国近10年来在载人航天范畴的成长环境,我们不丢脸出,不折腾的一张蓝图绘到底,是我们有可能遇上并跨越世界进步前辈程度的一个宝贝。