神舟十八安全降落,航天技术未来发展将迎新变革。
神舟十八号载人航天飞船在太空历经几个月的时间后,与神舟十九号成功对接会师。
11月4日,神舟十八号成功返回地球,安全降落,在我国航天领域添光加彩。
通过直播,我们看到了我国返回舱的降落是单伞降落,所熟知的美国却是四个伞。
在这里很多人会想,从那么高的太空降落只依靠单伞是否有些托大,会留下隐患。
那么,单伞系统可以支撑航天器安全着陆吗?
航天器安全着陆的过程对此,我们需要先了解一下航天器返回地球的过程。
我们都知道送上天很难,但要从天上安全返回更是难上加难。
航天器返回地球是一个关键的任务,更不要说还要考虑座舱里人员的安全问题。
整个返回过程需要经过极其复杂操作和精密的计算来达成,有一个环节出现问题,就将导致失败,造成巨大的损失。
离轨,是航天器返回的第一个阶段,主要就是改变航天器在外太空的运行轨迹。
我们知道平时乘坐的飞机和高铁,都是按照固定的飞行路线和铁路轨道来行驶,航天器在外太空同样有着相似的飞行轨道进行工作。
但在外太空想要调整速度,改变轨道,会比在地球上飞机火车改变轨道要难的多了。
因为外太空有强大引力的作用下,航天器想要改变轨道,需要强大的火箭发动机的冲击来强制使航天器偏离轨道进入到地球大气层的环绕轨道。
这就需要依靠强大的动力来支撑,因此航天器的火箭发动机非常重要。
在脱离轨道进入大气层之后,还有一个过渡阶段,来确保航天器在环绕轨道中停止旋转,方便利用空气动力稳定在防热层逆流的状态。
因为航天器在大气层的外边沿的返回点不同,航程距离也不同,在返回时要按照天体力学规律运动来调整防热端面朝前的姿态。
在离开旋转轨道,继续进入到大气层,会因为高空坠落和气流进行对流摩擦,在前端产生高温火焰,也就是我们常见的流星或陨石坠落会形成的样子。
因此需要保证防热段在前,朝下坠落,保证不会被高温火焰破坏座舱。
同时,也是利用了大气层的天然条件来进行气动减速,缓解冲击,不然就会以150-200米/秒的速度砸向地面。
返回舱在这个时候虽然有大气减速,但这依然是不够的。
这个时候,我们就需要用到返回舱的降落伞系统,系统一共由引导伞、减速伞和主伞组成。
降落伞系统是在距离地面一定的高度时,会依次自动打开降落伞减速并引导座舱安全着陆。
引导伞的除了降低落下的速度,也是为了拉出减速伞。
这个时候的座舱速度会在减速伞19秒的作用下持续降低落地速度,之后就会拉出主伞,也就是我们最后看到的大伞。
主伞的面积相当大,有1200多平方米,也是目前我国航天器中最大的降落伞。
在每一步的的作用下,这时的返回舱降落速度会快速降低到7-8米每秒,最终安全落地。
那中国的单伞系统和美国的四伞系统又有什么区别呢?
各有千秋,航空未来大发展在航天器的降落伞上面,我国是以单伞系统为主,美国以多伞系统为主。
我国因为在航天器的材料上有巨大突破,航天器相较于美国会更加轻便。
在我国高密度和高集成的单伞研发系统下,完全可以支撑返回舱的下降重量和发挥减速作用。
单伞系统也比较简单,不需要繁杂的机制,设计上也更容易操作和维护。
除了主伞,我们还有一个备用的应急伞,防止单伞出现问题时自动切断主伞来应急。
因此,单伞情况下也会使降落的速度和情况都更加稳定,还不会出现伞之间的缠绕情况。
而美国的多伞系统是依靠四个主伞来完成减速降落,在较沉重的航天器前,会比单伞更加稳定可靠。
在多伞的分散承担下,就算其中一伞出现问题,其他主伞也可以维持工作,稳定性更高,面对侧风较大的情况下,也能够减少船舱的摇摆。
不过,多伞的同时工作,会增加设计和操作上的维护,也可以出现延迟多和伞缠绕的情况。
在航天器的降落伞上面,各国的航天理念不同,但都是集合了本国航天技术积累所研发出来的降落技术,都是为了航天员的安全返回地球。
目前,各国的航天技术方面还是以降落伞为主来进行返回着陆。
不过,在传统的航天飞船的基础上,各国都开始进一步研究更加先进的航天飞船,摆脱传统的伞系统降落,研发更先进的飞机式的降落。
此前,其实早就有航天飞机的概念,由于当时计算机技术的发展限制、高昂的成本,运力限制和安全事故等方面的限制,最后停止研究。
经过这么多年,科技上也有着很多突破,航天飞机也将再次出现。
在我国神舟载人飞船的新闻发布会上,官方发布了有关航天货运飞船和月球载人车的研发方案,以及相关进展。
其中提到了昊龙货运航天飞机的方案,经介绍这种货运航天飞机可以再使用。
这种航天飞机依旧要依靠运载火箭进行升空,但不再需要降落伞着陆,可以实现像机场的飞机一样进行着陆。
航天飞机的外形设计就像平常飞机一样有着尾翼和两边伸长的展翼,不再只是传统的火箭运输。
而因为货运航天飞机可以正常着落,重复使用,减少了大幅度维修和传输的成本。
这也是我们进一步研发这种航天飞机的原因。
曾经的航天飞机出现过很多问题和限制,但现在科技发展越来越先进,很多成果和技术也都很成熟,这方面相信可以取得大的发展。
结语载人航天的实现和发展是人类历史上的一个大壮举,虽然已经进入太空,但对我们来说依然充满神秘和未知。
在探索宇宙上,我们还有很长一段路,相信我们可以取得更大的突破。
大家有什么其他的看法呢?欢迎评论区留言。
参考信息源:
[1].官方媒体新京报《最后10公里,巨型降落伞如何带神舟飞船安全回家?》2024.04.30
[2].官方媒体中国新闻网《中国货运航天飞机正式公开》2024.10.29
[3].官方媒体中国新闻网《神舟十八号载人飞行任务取得圆满成功!》2024.11.04
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