中国航天|群伞减速 气囊缓冲 新一代载人飞船着陆有新科技

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   中国正研发新一代载人飞船,以应付日后载人登月等高难度航天任务。这款新飞船的返回舱将用群伞减速、气囊缓冲的方式着陆,比沿用多年的“神舟”飞船的理念大有不同。

中国航天|新一代载人飞船重一倍 需要更强减速能力

  新飞船和神舟飞船的最直观分别,是它“个头”大得多,重量更比神舟多出一倍,所以要保证新飞船安全减速着陆,就需要更强的减速能力和平缓的载荷控制。

  先说神舟飞船,它的返回舱通过大气层的磨擦后,速度从每秒7.9公里大幅降到大约每秒200米(相当于时速720公里),但这速度仍然非常快,所以需要用降落伞继续减速。

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新一代载人飞船整体直径比神舟大了60%,与美、俄设计中的新一代飞船看齐;其发射重量(21.6吨)几乎是神舟的3倍。(网上图片)

  当返回舱到了距离地面约1万米时,仪器会通过测量大气压力判定高度,自动打开伞舱盖,首先拉出引导伞,之后引导伞再拉出减速伞。

  这时返回舱速度稍为降到大约每秒180米,减速伞随即与返回舱分离,同时拉出一具巨型主伞,把返回舱速度逐步降至每秒7至8米(相当于时速20多公里)。

中国航天|新一代载人飞船主伞面积1200平方米

  经过降落伞减速后,神舟返回舱在距离地面大约1米时,舱底的4部着陆反推引擎会自动点火,进一步缓冲以实现“软着陆”,而这就是大家在电视画面中看到老着地一瞬间有火光的原因。

  而新飞船重入地球大气层时会达到第二宇宙速度(每秒11至12公里),比神舟更快,惟为新飞船研制更大的主伞,从技术难度和经济性角度都不合适,因此它改用了更复杂的“群伞”技术。

新一代载人飞船的群伞系统,3具降落伞不是简单的组合,它们既要合力为返回舱减速,又要保证互不干扰。图为工作人员检查实验用的群伞。(网上图片)

  以2020年5月升空的新飞船试验船为例,其返回舱返回地球,并在减速伞脱离后,会有3个每个积达到1,200平方米的巨型主伞同时打开,用研发人员的话说,这时返回舱会由迅速从“飞机飞行速度”降为“汽车市区行驶速度”,并确保太空人的感受良好。

  另外,新一代载人飞船的特点之一,是它的返回舱能重复使用。

中国航天|新一代载人飞船弃用神舟反推引擎

  为确保这一点,它最终着陆方式也有新突破,就是采用“无损着陆”,具体来说,就是它放弃了神舟的反推引擎,改以6个安装在舱式的大型气囊来作缓冲。

  据悉,这6个气囊充满后相当于货车轮胎大小,可以针对不同的着陆情况,在合适的时机控制某些气囊先排气、某些后排气,其在安全性、大重量的适应性等方面表现更为优异。

缓冲气囊适应能力强,如果落水还可以起漂浮作用。图为缓冲气囊的地面实验。(网上图片)

  研制人员还提到一点,就是新飞船可能作为陆上着陆,也可能海上着陆,不同的地形用缓冲气囊的话,适应能力会更强一些,例如万一落水,缓冲气囊本身还起到漂浮的作用。

  据内地传媒报道,新飞船的大型群伞技术和大载重气囊缓冲系统,都填补了中国这一领域的空白。

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新一代载人飞船的返回舱空间有13立方米,除了容纳更多设备仪器,每次可运送6到7名太空人。(网上图片)

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