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我國研制新一代載人飛船意味著什么 我國首個載人飛船是


我國研制新一代載人飛船意味著什么 我國首個載人飛船是

文章插圖
神舟十三號順利返回地球,皆大歡喜 。與此同時,看到這條新華社新聞,
中國載人航天工程辦公室主任郝淳17日在國新辦新聞發(fā)布會上表示,我國將研制新一代載人運載火箭和新一代載人飛船,其中,新一代載人運載火箭和新一代載人飛船的返回艙都能實現(xiàn)可重復(fù)使用 。新一代載人飛船綜合能力將得到大幅提升,可搭載7名航天員 。同時,正在考慮研發(fā)空間站的擴展艙段(采訪人員宋晨、張泉) 。
【我國研制新一代載人飛船意味著什么 我國首個載人飛船是】

首先,這已經(jīng)不是將研制了,而是已成既定事實 。早在2020年5月5日,我國就進行了長征五號B火箭和新一代載人飛船試驗船的首次+首次發(fā)射 。


當(dāng)然,這也是本人第一次在央視直播中解說火箭發(fā)射全程


一、為什么需要新飛船?
1992年9月21日,中國啟動了中國載人航天工程,即著名的“921工程” 。按照計劃,該工程可分為“突破天地往返”、“突破交會對接,出艙行走和在軌短期駐留”和“運營長期在軌駐留的大型空間站”三個階段 。
經(jīng)過了30年發(fā)展,整個工程已經(jīng)歷了4型火箭(長征2F、7、5、5B)、13艘神舟載人飛船、3艘天舟貨運飛船、3批航天員、兩個天宮目標(biāo)飛行器/空間實驗室和天宮核心艙的巨大成功 。中國以極低的成本、最高效率地利用有限任務(wù)次數(shù),完成了天宮空間站建站的全部準(zhǔn)備,可謂是人類航天史上的奇跡 。
楊利偉成為中國航天劃時代發(fā)展的見證者(圖源:中國載人航天辦公室)




30年來,中國載人航天技術(shù)達到新高度 。但隨著技術(shù)發(fā)展進入深水區(qū),中國載人航天也面臨著一系列挑戰(zhàn),如果總結(jié)為一句話,就是“現(xiàn)有技術(shù)不夠用了,已經(jīng)無法滿足未來邁向更遠的星辰大海” 。
目前,中國正處于服役階段的載人飛船只有神舟飛船 。標(biāo)準(zhǔn)三艙式(推進艙、軌道艙和返回艙)構(gòu)型,僅能運送3名航天員、運力有限、一次性使用、功能和拓展性有限、僅能在近地空間使用,各方面都無法滿足下一步需求 。
比如說,如果要進行載人登月等深空探測,更多人次天地往返等,根本不行 。而且一次性飛船,非常昂貴 。
神舟飛船空間逼仄,加上軌道艙的總生活空間可活動范圍僅相當(dāng)于一間2-3平米的房間,甚至無法放下一張床(圖源:中國載人航天)


因而,目前世界唯三的載人航天勢力,中國、美國和俄羅斯,都在發(fā)展新一代載人航天飛船技術(shù) 。中國也測試了新載人飛船試驗船,它相比神舟飛船而言,進行了全方位的升級 。
世界現(xiàn)役載人飛船和在研載人飛船對比,各國新型載人飛船的各項能力均大幅提升(授權(quán)圖源:Memorian-QN)


二、新載人飛船在哪里進行了升級?
1.修改成更大的兩艙式設(shè)計
新載人飛船相較神舟飛船,移除了軌道艙 。
神舟飛船設(shè)計軌道艙的主要原因在于它可以在飛船整體進入軌道后,給三名航天員提供短期駐留空間,從事科研和技術(shù)驗證等,空間也稍大于返回艙(8立方米) 。在載人任務(wù)結(jié)束后,推進艙和返回艙回返回地球,推進艙會被拋棄 。而軌道艙能實現(xiàn)一定時間在軌駐留,起到小型空間科研平臺的效果 。這是近地空間站和載人飛船技術(shù)不成熟時的一種技術(shù)妥協(xié),但總體性價比并不高 。
2016年10月16日神舟11號飛船進入太空,兩位航天員景海鵬和陳冬在完成與天宮二號對接任務(wù)后返回地球,而神舟11號飛船的軌道艙一直留到了2020年軌道降低會進入大氣層焚毀(左圖源:中國載人航天)


隨著中國載人航天也即將邁入空間站時代,效率更高、技術(shù)更先進、容量更大的兩艙式設(shè)計更加適合當(dāng)前需要 。它的最大運力為7名航天員,大幅超過了神舟飛船僅3名的上限 。
此外,它還擁有更大貨運能力,尤其是在進入太空和返回地球時可由航天員攜帶回更多有價值載荷 。而且正像龍2飛船的設(shè)計理念一樣,也可在此基礎(chǔ)上衍生出可復(fù)用的純貨運版 。


2.可重復(fù)使用
聯(lián)盟飛船和神舟飛船都是一次性使用,唯一返回地球的返回艙也完全失效,而新載人飛船將通過模塊化、通用化設(shè)計實現(xiàn)重復(fù)使用 。一個典型特點是它采取隔熱模塊和返回艙段組合的方式,使用后僅需更換隔熱模塊即可 。
早在2016年6月25日,我國新型火箭長征七號首飛時就攜帶了新一代載人飛船實驗縮比返回艙,隨后在2018年第十二屆中國國際航空航天博覽會展出,可以明顯看出防熱結(jié)構(gòu)和主金屬結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(圖自:新華視點)


為提升回收安全性、降低對返回艙的損耗,新載人飛船返回艙將采取群傘與緩沖氣囊結(jié)合的方式回收,相較神舟飛船做了全方位升級 。新飛船預(yù)計將實現(xiàn)10次以上穩(wěn)定復(fù)用能力 。


早在2018年5月,新載人飛船就進行了氣囊著陸緩沖實驗(圖源:航天科技集團)


3.長壽命、多構(gòu)型的先進通用平臺
神舟飛船在駐人情況下僅能維持幾十天,即便是掛在空間站候機,例如天宮預(yù)計的半年輪換時間,也接近了它的壽命上限 。而新載人飛船設(shè)計壽命將起步2-3年水平,不僅能夠滿足近地軌道任務(wù)需求,也能滿足更長期的深空探測任務(wù)需求 。與此同時,新載人飛船的材料設(shè)計也允許它在太空更惡劣的環(huán)境、尤其是深空輻射環(huán)境中,長期正常工作 。
新載人飛船主要會有兩個構(gòu)型,它們大小、質(zhì)量等不同 。這意味著新載人飛船不僅適用于常規(guī)的近地軌道載人任務(wù),也可以根據(jù)任務(wù)需求擴展為探月和深空探測版本,最大構(gòu)型8.8米長,重21.6噸,足以完成復(fù)雜深空探測任務(wù)需求 。神舟飛船,并沒有深空飛行能力 。
對于深空探測載人任務(wù),例如載人登月任務(wù),飛船返回地球、沖入大氣時速度更大,這意味著更劇烈的摩擦,必須提高飛船耐熱能力 。新載人飛船相較神舟飛船,在耐熱能力提升了3-4倍,未來的中國載人登月計劃,它也必將成為主力 。
2019年12月27日,中國長征五號運載火箭遙三任務(wù)順利發(fā)射后的大屏(圖源:我們的太空)


所以意義就是:
因為未來我們想去更遠的太空,所以現(xiàn)在要做一個更厲害的飛船 。


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