刊登日期 : 24/11/2021
「神舟」是中國航天「老牌明星」,也是中國現役唯一一款載人飛船,它技術成熟,可靠性高,但要應付未來更艱巨太空任務,卻已顯不足。為此中國科學家正研發新一代載人飛船,它的運載量更大、可以重覆使用,而且不單能滿足往返太空站任務的需要,還可以飛得更遠,包括把中國太空人送上月球。
中國航天新一代載人飛船 2020年已升空試驗
這款新飛船雖然未知服役的具體時間,連名字也沒定下來,官方暫稱之為「新一代載人飛船」,但它的無人試驗船已經上天:2020年5月5日,一艘無人試驗船由長征五號B運載火箭發射,在地球軌道上運行2天又19小時後,返回艙於5月8日返回地球,在東風着陸場降落。
2021年9月開幕的第十三珠海航展,展出的新一代載人飛船返回艙就成為焦點。
研發的航天科技集團五院專家曾指出,新一代載人飛船的目標是一船多用,既要用於搭載太空人往返離地面約400公里低軌道上的中國太空站,也要飛到38萬公里外,完成載人月球探測的新一代航天任務,甚至可能會到更遙遠的深空。
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與此同時,它既要是足以接載更多太空人的「太空巴士」,也要是能執任貨運任務的「太空貨車」,還必須要重複使用。
正因任務升級,新一代載人飛船較之沿用多年的神舟飛船有重大改變,最直觀的一點,是「個頭」大了很多。它全長8.8米,雖然比神舟還稍短,但直徑卻達到4.5米,比神舟足足大了60%,與美、俄設計中的新一代飛船看齊;其發射重量達到21.6噸,幾乎是神舟(7.84噸)的3倍。
中國航天新一代載人飛船 能載6至7名太空人
新一代載人飛船的布局也有革新。1992年開始研發的神舟飛船,設計之初參考了蘇聯上世紀60年代的「聯盟」系列飛船,採用了現在有點過時的3艙方案,全船由提供動力的推進艙、太空人往返太空時乘坐的返回艙,以及飛船進入軌道後太空人工作、生活的軌道艙組成。
在這種設計下,返回艙佔所佔位置相對較小,很多儀器設備只能分散安裝到軌道艙和推進艙裏,令結構變得複雜。
新一代載人飛船則把設計「濃縮」為返回艙、服務艙兩部分。作為飛船控制中心、也是航天員生活的返回艙,所佔位置大了,飛船的儀器設備可以集中安裝在其返回艙內;這除了結構較簡單外,因為新一代載人飛船是要重覆使用的,所以該部分設備儀器也可以經檢查維修後再用,大量節省成本。
它還能分隔成工作區、餐飲區、衛生區等部份,為「長途飛行」的太空人提供更舒適環境。
據報道,在體形增大、布局更新下,新一代載人飛船的返回艙空間比神舟增加了140%,達到至13立方米,除了容納更多設備儀器,更使它執行太空站任務時,每次可運送6到7名太空人,比神舟的3人翻了一番。
中國航天新一代載人飛船 可重複使用10次
新一代載人飛船載貨能力亦大為提升,當它變為「太空貨車」,能給太空站送上多達4噸的補給物資,這雖然比不上天舟貨運飛船,但它能把2.5噸實驗樣本帶回地球,這卻是天舟不能比擬的;天舟「送快遞」後會掉進大氣層燒毀,不具備重返地球能力。
在布局「濃縮」後,新一代載人飛船就能使用更大的服務艙,可以攜帶更多的推進劑和任務設備,以支持更大航程的登月飛行。
當然,新一代載人飛船採用模塊化設計,用於登月時,內部會按需要重新構造,與執行太空站任務有所不同;登月時它的「載客量」也將是3人左右。
消息指中國已鎖定在2030年前後實現載人登月,新飛船將肩負這重任。
說到執行登月任務,新一代載人飛船除了要飛得遠,還要面臨另一重挑戰,就是它返回地球的速度將更快,進入大氣層時會達到第二宇宙速度,亦即每秒11至12公里,其艙面溫度也會相應更高,達到近3,000度。
要抵擋如此高溫,新一代載人飛船用上最新研發的耐燒蝕新型輕質防熱材料作「外衣」,而這層損耗最大的「外衣」是可以更換的,這是新飛船重複使用的基礎。
據報道,研製人員還用防熱結構給新一代載人飛船設計了一個「帽子」,當老與其他飛行器(例如太空站)對接時,這「帽子」會掀開,露出裏面的對接部件,等返回地球的時候再把「帽子」戴上,以保護這些重複使用的部件不被燒壞。
上文已多次提到新一代載人飛船可以重複使用,那它到底可以重複使用多少次呢?研製團隊所定下的目標是10次。