前哨:可重复使用,还能从月球返回!我国新一代载人飞船即将起航

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  • 来源:安图在线

4月29日,网上泛起的海南文昌发射场的照片显示,即将执行我国国产新一代载人飞船试验船发射任务的长征5B重型运载火箭已经开始转运,非官方消息是预计5月5日发射。

相比于以往的卫星发射任务,此次长5B首飞所执行的任务越发重大,其上所搭载的这艘试验船肩负着为未来新一代载人飞船举行可重复使用、群伞+气囊着陆等新技术举行验证的任务。

新一代载人飞船在我国下一阶段航天工程中的角色极为重要,它不仅要充当“太空快递小哥”,为近地空间站运输人员和物资,而且还将负担星际运输任务,为载人登月和深空探测等影响更为深远的任务举行服务。

图:长征5B开始转运,眼尖的朋侪可以看出,它比长征5号火箭要短一截。

由于长征5系列重型运载火箭的乐成研发,我国的近地轨道和地球同步轨道的投送能力获得了飞跃。

而这次将要首飞的长征5B主要就是执行近地轨道运输任务,它与之前的长征5基本型相比,在结构上举行了缩短,由两级半结构改为了一级半结构,去掉了使用两台YF-75D膨胀循环氢氧发念头的第二级,直接是靠着芯一级的两台50吨级YF-77氢氧发念头加四个捆绑助推器的8台120吨级YF-100液氧煤油发念头把载荷送入近地轨道,其近地运载能力到达了25吨左右。

图:长征5基本型

正是由于运载火箭的投送能力大增,因此新一代载人飞船的设计也就可以放开手脚,尤其是在尺寸和重量方面,有了更多的发挥空间。而相比于老的神州飞船,新一代飞船的提升可以说是全方位的。

首先就是结构方面,新飞船越发的简练。原来的老神州飞船接纳的是三舱结构,除了返回舱之外,另有一个轨道舱和推进舱。

轨道舱是航天员主要事情和生活的区域,内里除了有食物、饮水和粪便收集装置等生活保障物资和设备外,另有种种科学仪器供航天员开展种种实验。

而推进舱则是配有火箭发念头,可以用于神州飞船的变轨灵活和制动减速等,另外它另有太阳能翻板,可用于对飞船供电。

图:神舟飞船的结构

图:神州飞船的三个舱室

新一代飞船由于更专注于运输功效,而未来我国的在轨科学研究也会有内部容积更大的空间站,所以新飞船也就不再需要轨道舱,于是改为了两舱结构,只有返回舱和服务舱。

其中返回舱不再使用钟形设计,而是改为了钝头圆锥体外形,这使得飞船穿越大气层时,能有更好的气动体现。而服务舱则是带有火箭发念头和太阳能翻板,能够为飞船的变轨灵活和与空间站对接提供动力和供电。

另外,新一代飞船还使用了模块化设计,有两种服务舱可供选择,一种是体积较小,携带的燃料较少,主要用于近地轨道运输任务;而另一种则是体积较大,携带的燃料更多,发念头推力也更大,主要用于登月和深空探测任务。而返回舱则是两种服务舱都通用。

图:新一代飞船的结构

图:新一代飞船的两种服务舱

除了却构方面的革新外,新一代飞船的尺寸和空间也获得了显着提高。老的神州飞船虽然因为使用三舱结构,使得长度到达了8.65米,凌驾了新一代飞船的7.23米,可是其直径却相当的细,只有2.8米,这使得神州飞船的返回舱容积只有6立方米。

而新飞船的直径则险些是神州飞船的两倍,到达了4.5米,这带来的利益就是新飞船的返回舱容积也险些增加到了神州返回舱的两倍,到达了13立方米。

容积的增加,使得无论是人员运输,还是货物运输,新飞船都能搭载更多。原本神州飞船只能搭载3名航天员,而新飞船最多可以搭载7名航天员。

不外一般来说,执行任务时不会有这么多航天员同时乘坐,大多都是3人一组,而新飞船在搭载3名航天员的情况下,还可以同时运输半吨的货物,这就使得空间站的补给效率获得了大大的提高。

图:新一代飞船的尺寸大大增加

固然,尺寸的增加,一定也带来了重量的增加。老的神州飞船全重只有8吨左右,而新一代飞船则凭据服务舱的差别,重量有所差别。搭载小尺寸服务舱,执行近地轨道运输任务时,全重为14吨左右;而搭载大尺寸服务舱,执行登月和深空探测任务时,全船重量则是到达了21.6吨左右。

不外由于长征5B的近地轨道投送能力有25吨,所以余量还是很足的。

图:新飞船的返回舱

另外,新飞船的返回舱由于需要重复使用,因此它就需要具备多次穿越大气层的能力,这对飞船返回舱的隔热设计就提出了更高的要求。而老的神州飞船只具备一次使用能力,所以新飞船就不能再使用神州飞船的隔热质料和设计了。

凭据航天5院公然的资料,新飞船接纳了全新的防热质料和结构,整体的耐热能力到达了神州飞船的3到4倍,而这也使得新飞船的重复使用次数能到达10次,很是有利于降低航天运输的成本。

图:新飞船接纳了新的耐热设计和质料

图:神舟飞船的巨型降落伞

而在返回降落方面,新飞船也使用了新技术。原本的神舟飞船使用的是单个巨型降落伞减速,火箭反推着陆的接纳方式,其使用的单个降落伞的面积到达了1200平米。而与重量只有3.5吨的神舟飞船返回舱相比,新飞船的返回舱由于重量大增,险些是神舟返回舱的两倍,所以原本的单个降落伞就很难取得满足的减速效果。

因此新飞船的低级减速就改用了使用三个降落伞同时打开的群伞减速方案,其中的每个降落伞的面积都有1200平米。而最终着陆的缓冲也放弃了火箭反推方案,接纳了气囊着陆的新方式,这个和美国波音公司研制的CST-100飞船所接纳的接纳方式是一样的。

另外,为了保证着陆的精度,新一代飞船返回舱在再入返回控制方面还使用了4台固体火箭发念头。它们在飞船再入大气的航行历程中,用于稳定返回舱的姿态,并修正返回弹道,保证最终的着陆精度。

图:美国SpaceX公司的龙飞船使用了4个降落伞

图:新一代飞船返回舱用于缓冲着陆的气囊

正是一系列新方案和新技术的使用,使得新一代飞船的性能和水平在国际上也不输同类航天器。可是也正因为一次使用了太多的新技术,使得飞船的性能还需要验证,而这也是此次长征5B携带的实验船的主要任务。

不外在此次试验船任务之前,海内已经在地面和太空举行过多次验证了,好比群伞减速系统就在2015年,由研制单元:航天科技团体508所使用米-26重型直升机搭载模拟返回舱模型举行了验证。

而返回舱的缩比模型也在2016年由长征7号送入太空举行了返回模拟实验,验证了用于姿态控制的固体火箭发念头和减速的群伞系统的可靠性。

图:2016年返回舱的缩比模型乐成举行返回验证

相信有了这么多实验的铺垫和航天人员的经心准备,此次新一代载人飞船实验船的首次实体验证任务一定会取得圆满的乐成。而在不久的未来,我们也就会看到我国的航天员搭载着这型“太空出租车”穿梭于空间站与地球之间,并在之后登陆月球,在月球外貌留下中国人的足迹!(文/向元烨)

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