神舟十八号安全返航:只开1个主伞降落,为什么美国飞船有4个伞

老张聊养护 2024-11-07 13:47:24

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

0 阅读:0