技不如人?神舟十八安全着陆!落地瞬间火花四溅,为何美国不会?

江卿曻啊 2024-11-05 09:19:04

文|江卿曻

编辑|江卿昇

前言

神舟十八号载人飞船安全返回地球,再次展示了中国航天技术的实力,但是令人不解的是,我国飞船在着陆的时候,底部瞬间冒出火光,而另一边的美国飞船却不会。

这不仅让人疑惑,为何美国飞船返航时没有这种现象?难道这真的是中国技不如人,但是说说这当中有着什么更深层次的含义?

着陆方式的选择

当我们谈论中美航天技术的差异时,最显著的一点就是飞船的着陆方式,神舟十八号选择在陆地着陆,而美国的“龙”飞船则选择在海洋着陆。

这看似简单的选择,实际上反映了两国航天技术发展路径的不同,让我们先来看看神舟十八号的返回过程。

飞船从中国空间站撤离后,采用了5圈快速返回方案,这意味着飞船在太空中绕地球飞行约5圈,用时约7.5小时,然后返回地面。

整个返回着陆过程包括制动离轨、自由滑行、再入大气层、开伞着陆等阶段,总共耗时约50分钟。

在这个过程中,最引人注目的就是着陆瞬间底部冒出的火光,这是因为神舟飞船采用了反推发动机系统。

当飞船距离地面还有1米左右时,底部的4台反推发动机同时启动,提供向上的推力,进一步降低飞船的下降速度,最终稳稳地降落到地面。

这个过程看起来可能有些惊心动魄,但实际上是经过精密计算和反复试验的安全着陆方式。

相比之下,美国的“龙”飞船选择在海洋着陆,这种方式利用了海水的自然缓冲作用,无需使用反推发动机。

因此我们在美国飞船着陆时看不到类似的火光现象,那么为什么中国选择陆地着陆,而美国选择海洋着陆呢?

首先是地理因素,美国拥有广阔的海岸线和成熟的海上救援体系,海上着陆对他们来说更为便利。

而中国虽然也有漫长的海岸线,但考虑到搜救难度和航天员安全,选择了更容易控制的陆地着陆。

另外就是技术路线的选择,中国在反推发动机技术上有深厚积累,这种技术不仅用于载人飞船,还广泛应用于其他航天器上,选择陆地着陆可以充分发挥这一技术优势。

陆地着陆还有一个重要优点,它可以更好地保护返回舱内的科学实验样本,海水可能会对某些敏感的实验材料造成影响,而陆地着陆可以最大限度地保持样本的完整性。

需要注意的是,无论是陆地着陆还是海上着陆,都有其独特的挑战,陆地着陆需要精确控制落点,以避免地形带来的风险。

海上着陆则需要考虑海况、气象等复杂因素,两种方式各有优劣,都是航天大国经过深思熟虑后的选择。

那么我们不禁要问:这两种不同的着陆方式,又是如何影响飞船的整体设计的呢?

降落伞系统的奥秘

当我们讨论完着陆方式后,不得不提到的是与之密切相关的降落伞系统,细心的观察者可能已经注意到,中美两国的飞船在这方面也存在显著差异。

我们的飞船似乎仅仅只使用了一个巨大的降落伞就完成了降落,而美国的则是明眼可见的四个。

如果从数量上来看,明显美国的能够更加安全一些,但是其实不然,我们中国的飞船其实是用的三把伞,并且三把伞的作用各不相让同。

首先打开的是引导伞,通常在飞船离地面约10公里时展开,它的主要作用是引导和稳定飞船的姿态。

紧接着是减速伞,它能迅速降低飞船的速度,最后才是我们看到的那个巨大的主降落伞,负责将飞船的降落速度进一步减缓到安全范围内。

相比之下,美国“龙”飞船采用的是四个并列的主降落伞,这种设计的优势在于可以分散承受的重量,增加系统的冗余性。

如果其中一个降落伞出现问题,其他三个仍然可以确保飞船安全着陆。

那么为什么两国会选择不同的降落伞系统呢?这主要取决于飞船的重量和设计理念,美国“龙”飞船的重量约为10吨,而中国神舟飞船的返回舱重量只有约3吨。

较轻的重量使得单个大型降落伞就足以确保安全着陆,此外,中国飞船的设计初衷就是采用单伞系统,整个飞船的结构和控制系统都是围绕这一理念优化的。

单伞系统和群伞系统各有优缺点,单伞系统结构相对简单,减少了多个降落伞之间可能出现的缠绕风险。

同时它也降低了系统的复杂性,有利于提高可靠性,群伞系统则提供了更高的冗余度,即使一个降落伞失效,其他降落伞仍可保证安全着陆。

值得一提的是,中国航天科技工作者并非没有考虑过群伞系统,在新一代载人飞船的实验中,中国曾尝试过三伞并用的方案。

这次尝试主要是因为新一代飞船的重量增加,需要更大的减速能力,然而经过试验后发现,对于目前的飞船设计,单伞系统仍然是最优选择。

降落伞系统的选择不仅仅是简单的技术问题,还涉及到整个飞船的设计理念、重量分配、以及任务需求等多方面因素。

无论是单伞还是群伞,都是经过深思熟虑和反复试验后的结果,都能够满足各自飞船的安全需求。

然而当我们谈论航天员的安全时,仅仅依靠可靠的降落伞系统是远远不够的,那么中国是如何全方位保障航天员的安全的呢?

航天员安全的双重保障

从神舟飞船的设计到整个任务的执行,中国航天工程都体现了对航天员安全的高度重视,让我们来看看中国是如何全方位保障航天员安全的。

首先我们需要了解神舟飞船着陆过程中的关键技术,除了前面提到的降落伞系统和反推发动机,还有一系列复杂的操作步骤。

在飞船返回地球的过程中,它要经历分离、再入、降落等多个阶段,每个阶段都有其特定的挑战和风险。

例如在再入大气层阶段,飞船会经历极端的温度变化,飞船表面温度可能高达1000多摄氏度,这时飞船外部会形成一层电离气体,导致与地面的通信中断,这段时间被称为“黑障区”。

为了应对这一挑战,飞船配备了先进的隔热系统和精确的姿态控制系统,确保飞船能够安全穿越这一危险区域。

此外中国还采用了“发射一发、备份一发”及“滚动备份”的发射模式,为航天员提供双重安全保障。

其实主要原因就是,如果在轨道的飞船出现问题,那么在下备份的飞船可以第一时间出发进行救援。

这种做法在全球航天界是独一无二的,这也证明了中国所说的安全第一,和对航天员生命的高度重视。

在整个任务过程中,地面控制中心会全程监控飞船的状态和航天员的健康状况,即使在通信中断的“黑障区”期间,地面也会使用雷达密切跟踪飞船的轨迹。

一旦飞船着陆,搜救队伍会在第一时间赶到现场,确保航天员安全。

值得一提的是,尽管中国的神舟飞船配备了先进的北斗导航系统,可以精确定位飞船的着陆位置,但搜救团队仍然会进行人工搜索。

这看似多余的步骤实际上是出于对航天员安全的极度重视,直接目视确认飞船的位置和状态,以及航天员的健康状况,是整个任务中最为关键的一环。

这种“宁可多此一举”的态度,正是中国航天精神的体现,它不仅仅是技术上的考量,更是一种责任感和使命感的体现。

每一位航天员都承载着国家的希望和人民的期待,他们的安全就是整个航天事业的根本。

中国航天工程师们的努力没有白费,截至目前,中国已经成功实施了多次载人航天任务,没有发生过任何重大安全事故。

这一成绩的取得,离不开严谨的设计、周密的计划和严格的执行,航天技术的发展永无止境,随着中国空间站的全面运行,以及未来可能的载人登月计划,我们面临的挑战只会越来越多。

结语

所谓的“技不如人”其实是一种误解,无论是着陆方式的选择,还是降落伞系统的设计,都体现了两国基于各自国情和技术积累所做出的最优选择。

中国航天技术的独特优势,尤其是对航天员安全的高度重视,值得我们骄傲,神舟飞船着陆时底部冒出的火光,不是技术落后的表现,而是一种先进且可靠的着陆方式的体现。

参考文章

新华社2024年4月30日《美货运“龙”飞船结束任务返回地球》的报道

全国党媒信息公共平台《神舟十八号返回舱安全着陆!叶光富家人:庆祝他圆满完成祖国交代的光荣使命》的报道

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