技术派│缩比返回舱成功回收,“神舟”飞船后继有人

澎湃防务特约撰稿 谢瑞强

2016-06-26 18:24 来源:澎湃新闻

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6月25日晚8点,“长征7号”运载火箭成功发射。“长征7号”中型运载火箭的助推器长约27米,接近中国现役火箭助推器的2倍。  澎湃新闻记者 赵昀 图
长征七号运载火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱在巴丹吉林沙漠腹地的戈壁滩成功着陆。空中搜索分队正在对返回舱进行处置回收。在长征七号发射的载荷中,新一代多用途飞船缩比返回舱是我们最应该关注的载荷,它的发射标志着我国拉开了新一代载人飞船前期研制的序幕,也意味我国载人航天在不远的将来将从近地轨道走向更远深空。
研发新一代载人飞船成为国际趋势
此次发射的新一代多用途飞船缩比返回舱将是与远征-1A上面级最后分离的一个载荷。缩比返回舱和远征-1A组成的组合载荷体将飞行约19个小时,分离之后飞进入大气层,降落在预定区域。
载人天地往返运输能力体现了一个国家自由进出空间的水平,是开发和利用空间的重要前提。在航天飞机式的载人飞行器技术成熟之前,飞船式载人飞行器仍是人类进出空间的工具。随着载人深空探测的兴起,飞船式载人航天器还拥有航天飞机式飞行器无法比拟的星际航行通用性的优势。这种优势来源于飞船式载人飞行器所具有的降落返回方便性、随意性与舱段平台系统功能近乎无限的扩展性。
正是这些鲜明的优势,目前国际上已经掀起了新一代载人飞船发展的热潮。美国宇航局与洛·马公司联合研制的“猎户座”已经在2014年进行了首次飞行,俄罗斯提出的用于取代“联盟”系列的PTK-NP载人飞船也在发展之中。除此之外,近年来,私营航天企业也在积极研制新一代载人飞船,比如SpaceX公司的“龙2”和波音公司的CST-100。
长征七号运载火箭,是中国运载火箭技术研究院(航天一院)为总体研制单位研制的新型液体燃料运载火箭,是为发射货运飞船而全新研制的新一代无毒无污染、高可靠的中型运载火箭。  视觉中国 资料图
综观国际上新一代载人飞船的技术特点,多用途和大型化是主要趋势。多用途主要指新一代载人飞船采用模块化设计,通过组合不同推进舱模块和居住舱,可分别执行近地轨道和载人深空探测等多种任务。大型化即飞船整体尺寸加大,乘员舱可以搭载更多的航天员(从以往的3人左右扩展到7人左右)。此外,返回舱可重复使用、安全性提高等也是新一代载人飞船发展中呈现出来的特点。
通过921工程,中国逐步掌握了近地轨道载人飞船技术,随着“神舟”飞船的10次成功发射,中国已经突破了天地往返、出舱活动和交会对接等一系列载人航天的关键技术。可以说,“神舟”载人飞船为中国载人航天工程的发展立下了汗马功劳。但随着时间的推移,基于俄罗斯“联盟”载人飞船设计的“神舟”飞船与国际新一代载人飞船的技术差距开始凸显。这些缺陷主要体现在多用途扩展能力不足、不适合进行载人深空探测、运输性能有限(只能携带3名航天员)。此外,在材料、结构设计等方面也存在改进的需要。
因此,在“神舟”飞船进入成熟期之后,中国有必要开始研制与国际水平比肩的新一代载人飞船,而此次发射的飞船缩比返回舱就是在为新一代多用途飞船进行技术探索。
为何发射飞船缩比返回舱?
据悉,此次发射的缩比返回舱高2.6米,重2.8吨。很多人也许会问,为何不直接发射全尺寸飞船,而是发射缩比返回舱。这主要是未来新一代多用途飞船的发展仍处于技术探索阶段,还未进入工程制造阶段。这次发射缩比返回舱是对未来新一代多用途飞船的关键技术进行在轨演示验证,主要对气动布局、可重复使用设计和新型金属材料等进行验证及评估。
从公开的图片可以看出,缩比返回舱采用倒锥型设计,与国际新一代载人飞船相似。与“神舟”飞船采用钟形返回舱相比,倒锥形返回舱在乘员过载方向、安全可靠性的技术成熟度等方面具有较为明显的优势,这也是国外新一代载人飞船返回舱的主流选择。
可重复使用技术随着SpaceX公司“猎鹰”9火箭和“龙”2飞船的出现再次被人们关注(“猎鹰”9火箭和“龙”2飞船都采用了可重复使用技术;上世纪80年代,航天飞机和空天飞机的发展,掀起了一波航天可重复使用技术的潮流)。可重复使用技术是降低天地往返运输成本的有效途径之一。目前,国际新一代载人飞船均不同程度地采用了可重复使用技术。可重复使用技术对飞船结构和材料的要求非常高,此次发射的返回舱采取了“金属结构+防热结构”的结构设计,并使用了新型合金材料,防热性能和强度有了很大程度提高。
从现有的信息来看,中国新一代多用途飞船的发展已瞄准国际先进水平,在构型、材料和电子水平等方面与国际新一代载人飞船的技术发展趋势基本一致,在任务扩展性、运输性能和安全性能等多个关键性能上比现役“神舟”飞船有很大程度的提高,可以为载人航天事业的后续发展提供强有力的技术支撑。
目前,中国重型运载火箭长征九号的技术论证已经基本完成,正式立项研制指日可待。长征九号与新一代多用途飞船的结合可以让中国人的足迹踏上更远的深空,载人登月、载人登火等深空载人探测并不是遥不可及的梦想。
澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 神舟飞船,缩比返回舱

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