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“猎户座”4.5个小时的飞行,惊险胜过美国大片

澎湃新闻记者 徐明徽
2014-12-06 16:41
来源:澎湃新闻
文化课 >
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        航天飞机退出历史舞台后,载人航天飞船的出现吸引了全世界的目光。

        北京时间12月6日00:30,美国新一代载人飞船“猎户座”在历经4.5小时的测试飞行后,安全返回加利福尼亚海岸以西的太平洋着陆区。

        这一次伟大的试飞,被科学家们誉为开启了火星时代的第一天。这是人类40多年来飞行距离最远的载人飞船测试取得成功。猎户座飞船按照多样化用途设计,可以将宇航员送至前所未有的宇宙深处,抵达小行星,最后到达火星。

        为了达成这些目标,飞船必须足够坚固,能够经受极高的速度和温度,以及强烈辐射的考验。在让宇航员乘坐猎户座飞船前往太空之前,必须对起进行全面的系统测试,进行一次成功的试飞是确信猎户座飞船足够安全的唯一方法。

        “猎户座”原定在12月4日发射,但由于发射场风力过大和火箭推进器液氧罐阀门出现故障等原因,美国航天局在发射窗口结束前的最后一刻将发射时间推迟了整整一天。

        从外观上看,“猎户座”好似一座尖塔,船体由一个圆锥形载人舱和一个圆柱形服务舱组成,两部分均采用铝合金建造。“猎户座”直径约5米,总重约25吨,可搭载4名航天员,执行21天的太空任务。如果将任务期缩短一些,搭载的宇航员数量可扩大到6人。

        现在就让我们跟随猎户座飞船,感受下激动人心的太空飞行。

        北京时间12月5日20:05,一枚德尔塔4重型火箭搭载着猎户座飞船,发射升空。

        20:12,飞船抵达地球轨道,一二级火箭分离,保护罩脱落,猎户座飞船抛弃了它的发射中止系统(即紧急逃塔);发射中止系统是一众安全措施,如果在火箭升空过程中发生意外,发射中止系统可以将猎户座飞船和宇航员带离危险区域。

        猎户座飞船此时以每小时1.7万英里的时速,运行在距离地面超过100英里的高空,绕地球1圈飞行。飞船飞过印度洋上空,监控中心暂时与其失去通讯联系。宇航局需要借助卫星系统与猎户座飞船建立通讯链路,这段无信号的时间在预期之内。但猎户座仍在继续接收处理数据。它的电脑系统每秒可以处理4.8亿条指令信息

        22:24,猎户座飞船完成绕地球1圈飞行,火箭的上面级再次点火,将“猎户座”推向更远的太空;NASA工作人员解释,“此时就仿佛开启了过山车的开关”,飞船开始进行高度爬升。

        23:10,飞船抵达最高点,距离地面5800千米。这个高度是国际空间站的运行轨道的15倍。随着飞船逐渐远离地球,飞船开始穿越范艾伦辐射带,这是一个充满危险辐射的太空区域。高强度辐射可能损坏飞船的导航系统、计算机或其他电子设备。而猎户座飞船将两次穿越这个高危区域:一次出去,一次回来。

        为了应对这个高危区域,猎户座飞船采取了防护措施,飞船搭载的传感器将记录飞船辐射水平供科学家进行研究。

        防护措施抵御住了高强度辐射,23:28,猎户座飞船准备返回地球。火箭的上面级触发分离机制,飞船的发动机启动,进行姿态调整,准备再次进入地球大气层。

        12月6日00:19,猎户座飞船进入大气层,大约距离地面120千米。飞船以每小时超过3万千米的时速下落。此时飞船前方的空气会迅速加热,在飞船周围形成高温等离子体层,这一等离子体层温度超过2200摄氏度。而这是整个飞行过程中最危险的时刻!地面控制中心严密监测这所有来自飞船的数据。

        随后飞船与地面控制中心再次失去联系。这是因为数据无法穿透等离子体层,科学家只能精心等待。飞船此刻如同被高温火球包裹,“猎户座”上的系统自行进行姿态控制,确保飞行方向正确,并启动一个特制的隔热罩来隔绝高温。

猎户座的降落伞打开,在海面上降落。 东方IC 图

        猎户座飞船成功渡过这一关卡,地面控制中心重新收到信号。不过现在飞船下降的速度太快,必须进一步减速才能在海面上降落。猎户座飞船配备了降落伞,这是专门为飞船而设计的降落伞,它的作用是帮助飞船减速,又要保证不会太过剧烈,因为飞船未来将会携带宇航员,必须考虑宇航员的舒适感。

        此时猎户座飞船抛掉前置挡板,可以看到两个减速伞展开,随后三个主伞打开,完全打开后,这顶巨伞的面积可以覆盖一个美式橄榄球场(想象下它有多大!)。

        00:28,猎户座飞船降落在太平洋海面。试飞成功。此后,美国航天局将在海军舰艇的协助下将其回收,并运回肯尼迪航天中心。        

        此次飞行中,猎户座飞船的隔热性能、航天电子、防防辐射等设备措施的可靠性接受了检验,从而为未来飞往更加遥远的深空奠定坚实基础。飞船内储存了这次飞行期间获得的珍贵数据,飞船的传感器记录下了从发射到太空飞行,再到进入大气层和最后降落的每一项细节。飞行结束了,科学家将对此次飞行的数据进行分析和统计,以便给未来新型宇宙飞船和搭载飞船用的超级火箭的设计提供参数。

        猎户座飞船试飞成功,好奇号火星探测器也发来了贺电呢:“恭喜‘猎户座’!我们距离漫游者这些车轮印又近了一步。”

        好奇号火星探测器是美国第七个火星着陆探测器,第四台火星车,其使命是探寻火星上的生命元素。目前已经有一批无人探测器和漫游车抵达了火星,对这颗红色行星进行实地考察,这些探测器和漫游车向地球发回火星上的各类数据和照片,极大地增进了人类对这颗红色行星的了解,也为未来载人飞船登陆火星铺垫了道路。

        猎户座飞船是NASA为星座计划研发的新一代载人航天器,已经替代了航天飞机。由于航天飞机糟糕的安全记录(5家航天飞机中2架爆炸,14名航天员牺牲)和高昂的成本,奥巴马政府在2011年砍掉了前任总统布什推出的旨在重返月球的“星座计划”,宣布了新的航天计划——将深空探测推进到新的领域:载人飞往小行星,继而登陆火星。

        猎户座飞船的外形基本传承了阿波罗飞船样子,不过专家们采取了更新的技术,同时载人数量从阿波罗承载3人的容量扩展到了容纳6人。飞船和运载火箭串联在一起,位于火箭顶端,没有机翼和尾翼,不再像航天飞机那样通过滑翔方式返回地球,而是通过降落伞降落,因而不需要复杂的气动外形和防热系统,可提高返回时的安全性。

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