北京时间11月4日时,在太空出差192天的三位宇航员在东风着陆场成功着陆,也寓意着神舟十八号载人飞船成功完成任务。
在历时半年多的时间,神舟十八号完成两次出舱活动,并在开展了一系列的空间科学实验室,圆满完成任务。
在10月底的时候,随着神州十九号成功发射,与神州十八号完成太空会师,成功的进行了各项工作交接,顺利返航。
神舟十八号返航过程中,神舟十八号只有一个降落伞支撑着整体减速作用。
很多人发出疑问,美国飞船降落有四个伞,而为什么神舟十八只有一个降落伞呢?
一、神舟号降落伞只有一个主伞神舟十八号可以顺利着陆,这背后离不开其先进航天科技技术及一整套精密的操纵系统。
很多人会问,神舟十八号的降落都需要经历哪些过程呢?降落伞起到什么作用呢?
当神舟十八号完成太空任务之后,宇航员搭载返回舱开始返回地球,这个过程也是十分复杂的。
返回舱在成功的脱离轨道后,飞船会进行精确的姿态调整,确保返回舱可以以正确的角度和方向顺利的进入到大气层。
这一步对于后续签的降落起到了至关重要的作用,可以直接决定返回舱在地球大气层中受力情况及其的稳定性。
随后飞船会进行舱段的分离,这个过程主要是为了减轻返回舱的重量。进入大气层后返回舱会进行减速,这一分离过程也能提升减速效率。
而分离的过程也需要高度缜密的技术支持,才能确保舱段按照既定的轨道迅速的分离,减少对于返回舱造成潜在危险。
飞船进入到大气层后,这时候在飞船外部的温度会超过1000度,这也是对于飞船材料的极高考验。
飞船的外壳采用了先进的防热材料,可以吸收热量,最大程度的保护宇航员的生命健康。
穿过大气层,逐渐离地面越来越近,即使前期经过一系列的减速过程,但是速度还是远远无法达到安全着陆的要求。
这时候就需要用到降落伞系统辅助减速,使返回舱按照预计的着陆点,逐渐减速缓缓的降落,直至落地。
此时地面工作人员会对返回舱进行检测,随后帮助宇航员安全的离开返回舱。
神舟十八号的主降落伞只有一个,很多人会质疑:只有一个降落伞会安全吗?为什么不多准备几个?
这就需要对降落伞系统进行详细了解,降落伞系统由多个伞组成,分别有引导伞、减速伞、主伞以及备用伞。
我们在外面肉眼可看到了一个伞是主伞,另外类别的伞会先后在降落过程中发挥其功能。
首先是引导伞,这也是整个降落伞的先驱,可以理解为先行指路的伞,在降落过程中,首先被打开的就是引导伞。
引导伞的样式小而独特,并且是采用到了锥形带条伞的设计,当引导伞打开的时候,也是代表后为后面减速伞的展开做准备。
减速伞的形状和引导伞的类似,也是锥形带条状的,减速伞的作用就如同它的名字一样,迅速降低返回舱的下降速度。
返回舱下降过程当中速度可以达到每秒几百米,速度是相当快的;当减速伞打开之后,速度便会降到每秒约九十米左右。
我们在外部看到的是伞称为是主伞,主伞也可以说是整个降落伞系统当中的核心部分,也是面积最大的伞。
主伞的面积高达1200平方米,整个材料是使用环帆伞的设计;当前期减速伞发挥作用后,这时候就是主伞登场。
主伞打开后,它的作用是进一步的降低速度,左后将速度稳定在每秒七到八米,这个速度可以确保宇航员安全的着陆。
最后一个是备用伞,如果在降落过程当中,主伞或者减速伞出现了问题,无法正常使用,这个时候备用伞就派上了用场。
备用伞也是最为整个降落伞系统的最后一道安全保障,最大程度的保护着宇航员的安全。
目前我国单伞降落可以保证飞船能够顺利的着陆,单伞系统具有一定独特优势,使用单伞系统也是经过种种综合考证后的最佳选择。
首先单伞系统的结构相对比较简单,这就在极大的程度上降低了系统故障避免出现风险。
降落伞系统的作用毋庸置疑,就是增加阻力,降低下降速度;而相对简洁的设计各个系统之间相互干扰的风险也减小。
并且单伞系统所使用的部件数量也相对也比较少,在会大大降低制作成本,并且也会降低因部件故障导致系统风险的可能性。
要知道,神舟号返回舱等相关系统一般都不会进行重复使用,每个神舟号都是单独制作的舱体。
因此单伞系统在一定程度上面会控制成本;另一方面,飞船在航天过程中每个部件都是至关重要的,一旦出现问题都会引发未知风险。
牵一发而动全身,因此每个额外增加的部件,在某种程度上面也是增加了部件出现风险的可能性。
其次单伞系统更利于工作人员的维护,这种系统相对比较简单,促使工作人员可以频繁多次的进行检查,及时的发现潜在问题。
另外单伞系统更利于着陆准备,单伞系统的稳定性相对会更好,避免出现多个伞发生缠绕的情况。
当然单伞系统也存在一定的局限性,首先是可能会受到天气的影响,如果发生了强侧风,会给单伞系统带来挑战。
测风会使得单伞受到了不均匀的空气压力,使得伞面的受力不均匀,出现摇摆的情况。
严重的情况下,还可能会发生伞面变形,甚至伞面会发生翻转及破裂,使飞船发生旋转或者偏离轨道,增加了降落的风险。
其次单伞系统对于飞船的重要也会有一定的限制,单伞系统可以满足这种较小及中等重量的飞船。
如果未来飞船技术升级,需要承载更加大的重要,单伞系统可能会无法满足降落需求。
我们可以看到飞船着陆的时候,多余的舱体都已经分离,只剩下可以承载宇航员的返回舱,主要目的就是为了减轻重量。
二、为何美国有四个降落伞和中国不同的是,美国采取的是四个降落伞降落,那么美国的降落系统是什么样的呢?
美国的载人飞船采取的是四个主伞协同工作,在配合引导伞、减速伞来组成的多伞系统。
引导伞和降速伞的展开时间和使用作用,与我国的单伞系统中的引导伞和减速伞方式相同。
主要区别在于主伞,美国的飞船的主伞有四个,主伞的面积直接大概有22米,整体面积远不如我国的降落伞。
我国的主伞面积相当于三个标准的篮球场的综合,可见其面积还是十分可观的。
而美国的主伞虽然面积小,但是数量比较多,多个伞之间协同左右,提供强大的减速效果,增加飞船降落的安全性。
多伞系统也具有一定的优势,首先在于其稳定性比较强,四个伞之间会协同合作,使得航天员在返回过程中能更加平稳。
如果在下降过程中,四个主伞中的一个伞出现问题,另外三个伞还可以继续发挥降速的作用。
其次四个主伞的设计可以最大的程度降低测风的干扰,避免因为测风天气,导致主伞发生破损偏离等情况。
当然多伞系统也存在着一定的局限性,首先是在设计结构上,多伞系统比较多远,增加制作成本及维护工作的复杂性。
另外就是多伞系统容易发生缠绕的风险,在多个主伞展开过程中,伞与伞之间可能会发生相互缠绕的情况。
一但发生缠绕,就会影响到主伞的减速作用,如果主伞失去了降速作用,就难以保障宇航员的安全。
三、两国选择不同降落伞系统的原因虽然中国的航天技术比美国发展起步较晚,但是中国航天技术却在短短几十年飞速发展,成为了航天领域的强国。
作为航天领域大国,在着陆中的降落系统当中采取了不同的方式,主要和因为两个国家之间的侧重理念存在差异。
中国在降落系统当中更加注重精简高效及安全可靠的理念,在保障安全的前提下,更加提倡降低系统的复杂性,提高运行效率。
我国在降落着陆点的地形选择比较平坦,能避开一些极端天气,避免天气因素影响。
美国在降落系统当中更加侧重安全保障和稳定性,他们考虑更多的是在复杂的环境、天气情况下可以稳定着陆。
总结两国在降落系统当中虽然采取的方式不同,但是都发挥了各自的技术实力。
展望未来,不仅局限于降落系统升级,中国整个航天继续也在高速发展,不断取得突破和成就,为探索宇宙奥秘发挥更大作用。
参考资料:
羊城晚报-2022-12-06-揭秘神舟飞船的巨型降落伞
彧蔚 -2022-04-18神舟返回舱用单伞,阿波罗和龙飞船用群伞,美国就比我们先进?
环球时报2021-09-171200平方米降落伞如何装进飞船返回舱