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嗨,我是新一代载人飞船
2020年05月18日 13:59 来源:光明日报 作者: 字号

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  2020年5月5日18时,作为天地往返运输飞行器家族的新成员,我的“试验款”——由中国航天科技集团五院研制的新一代载人飞船试验船从海南文昌航天发射场发射升空,在轨飞行2天19小时后,于5月8日在东风着陆场预定区域成功着陆,试验取得圆满成功。你们一定听说过神舟飞船和天舟飞船,想必对我这艘新飞船还不熟悉,载人+载物,我是一款全新的飞船!

  新一代载人飞船,顾名思义,就是全面升级的天地往返交通工具。需要强调的是,这次亮相的试验船只是我的“试验款”,而不是最终的“定型版”,主要是对高速再入返回防热、控制和群伞回收等关键技术进行飞行验证,并在后续飞船中不断改进,所以未来的我一定会比现在更完美。

  提起中国的载人飞船,大家最熟悉的莫过于我的老大哥神舟飞船了。自1992年立项研制以来,神舟飞船已经成功完成11次飞行试验,先后将11名航天员顺利送入太空并安全返回,可谓功勋卓著,是我学习的榜样。那么,你可能要问了,既然有了成熟的神舟飞船,为什么还需要我呢?因为,当中国航天人将目光投向月球和更遥远的深空后,神舟飞船和天舟货运飞船这两款航天器已经无法满足他们更宏大的梦想了。

  相比神舟飞船,我可以飞得更远,不仅可以送航天员往返离地球近400公里的中国空间站,还可以完成38万公里外的载人登月甚至去更远的星球探险;相比天舟飞船,我能够从近地空间站下行运输货物,有着二者兼具的“载人+载物”的强大本领。但我们并非替代关系,而是互相补充的,就像马路上既有货车、客车还有客货两用车一样,我们的存在丰富了天地往返运输工具的选择,人们可以根据任务需求进行个性化选择。同时,我还有着可重复使用的优点,大大降低了成本,提高了我国载人天地往返运输能力。

  所以,如果说神舟飞船解决的是航天员顺利进入太空并安全返回地面的难题,那么我解决的就是如何更安全、舒适、智能、经济地进入太空,开展更远的深空探测的难题。

  2015年,我国论证提出研制新一代载人飞船试验船开展高速再入飞行试验的方案,验证新一代载人飞船高速再入返回、控制、回收等关键技术。从2017年1月到2019年12月,短短三年间,工程师们便完成了方案设计、产品研制、整船总装、综合测试、大型试验,突破了大量关键技术,从无到有打造出了今天你们看到的这艘承载新希望的试验船。

  对于飞船家族来说,颜值也意味着实力。我有着流畅的倒锥型钝头体气动外形和巨大的体型,优美而壮观。相比神舟飞船的钟型,倒锥型空气升阻比更大,能在以接近第二宇宙速度高速返回时依靠空气阻力减速,让我能够平稳、精准地落地。

  我长得又高又壮,身高近9米,最胖的腰围处约4.5米,体重超过20吨。如果把神舟飞船比作航天员专属“太空专车”的话,那我就是“太空巴士”。未来在执行近地轨道任务时,我可以一次运送6~7名航天员,是神舟飞船承载能力的一倍。

  跟神舟飞船的三舱结构不同,我由两舱构成,其中返回舱是整船的指令中心,也是航天员生活居住的地方,服务舱负责提供动力和能源。以前,航天员的生活和工作需要在两个较小的舱之间往返,而我的返回舱密封舱空间更大,未来可以根据任务需求做“隔间”,打造出工作区、娱乐区、餐饮区和卫生区,为航天员提供更舒适的生活居住环境。

  我的返回舱穿了两件“衣服”:“内衣”用新型金属材料做成,相当于“墙壁”的作用,围出了航天员的“驾驶室”,容积大、密封性好、舱内视野遮挡少;“外衣”是耐烧蚀的新型轻质防热材料,在重量减轻30%的基础上,防热效率比神舟飞船更高,不仅守护着返回舱的安全,而且首次采用可拆卸更换设计,有效提高了可重复使用率。

  为了实现多功能使用,设计人员还像“搭积木”一样,通过使用相同返回舱、配置不同服务舱模块这种方式,让我不仅可以前往近地空间站,还可以在返回舱不变的情况下,更换动力更强劲的服务舱,到月球甚至更远的深空转一圈。

  此外,我还可以根据任务需求,从“太空巴士”变身为“太空货车”:载人运输时,配置环控生保、座椅、仪表、手控操作等设备;载货运输时,就配置货架、货包。如此,既能轻松地把航天员送到空间站,也能向空间站运送大量的补给物资,或者把航天工程师们在空间站做的试验样品带回地球。

  前几天,我的“试验款”搭乘同样是首次亮相的长征五号B运载火箭,顺利来到预先设定好的轨道。在同火箭兄弟不舍告别后,我的“试验款”依靠自己的力量继续旅行。

  早在2016年,“多用途飞船缩比返回舱”已经利用长征七号运载火箭首飞的机会,成功验证返回舱的气动外形等关键技术。这次试验船更进一步对高速再入返回防热、控制和群伞回收等更多关键技术进行飞行验证。

  在天上工作期间,试验船要在2天内进行7次自主轨道控制,将自己抬升到远地点8000公里左右的大椭圆轨道。时间紧、动作密集,全靠“大脑”GNC系统来应对。聪明的“大脑”不仅知道飞船现在处于什么位置,还知道将要去往哪里,走哪条路能更快到达目的地;不仅能自主变道去往一个目的地,还能全自主连续变道,在去往一个最终目的地的过程中智能途经若干个中间目的地。

  在返回阶段,返回舱进入大气层到达指定高度后,2具减速伞和3 具主伞依次打开,成功将返回舱的速度从“飞机飞行速度”降为“汽车市区行驶速度”。落地前,6个气囊充气打开,帮助舱体平稳软着陆,最大程度保证返回舱的安全、完整回收。

  设计师还为试验船量身定制了在轨数据获取系统。任务期间,这个系统通过测量返回舱大底和侧壁表面特征点的压力和温度,获取返回舱高速再入过程的气动力和热特性参数;同时,通过多种传感器网络,获取船箭分离冲击载荷,以及运载发射、在轨飞行和返回着陆过程的载荷环境。这些宝贵的数据都保存在“黑匣子”中,可以为后继型号研制优化提供重要参考——这也是我的“试验款”此次飞行的最大收获。

  我的“试验款”承担的此次首飞任务可不简单:“这次飞行试验的成功可实现我国载人天地往返运输技术由跟跑到并跑的跨越,为我国载人登月飞船奠定坚实的基础,开启我国载人航天工程的新篇章。”所以,我也将不负众望,在这次试验的基础上不断完善,让中国人探索深空的脚步走得更加平稳、矫健。

  说了这么多,你们会不会觉得我过于“高冷”了?听设计师们说:“未来的航天是平民大众的航天,未来也许每个人都有机会进行太空旅行。”想想就好激动,让我们相约在不久的将来吧。

  (本报记者 张蕾 通讯员 代振莹)

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