中國航天|群傘減速 氣囊緩衝 新一代載人飛船着陸有新科技

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   中國正研發新一代載人飛船,以應付日後載人登月等高難度航天任務。這款新飛船的返回艙將用群傘減速、氣囊緩衝的方式着陸,比沿用多年的「神舟」飛船的理念大有不同。

中國航天|新一代載人飛船重一倍 需要更強減速能力

  新飛船和神舟飛船的最直觀分別,是它「個頭」大得多,重量更比神舟多出一倍,所以要保證新飛船安全減速着陸,就需要更強的減速能力和平緩的載荷控制。

  先說神舟飛船,它的返回艙通過大氣層的磨擦後,速度從每秒7.9公里大幅降到大約每秒200米(相當於時速720公里),但這速度仍然非常快,所以需要用降落傘繼續減速。

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新一代載人飛船整體直徑比神舟大了60%,與美、俄設計中的新一代飛船看齊;其發射重量(21.6噸)幾乎是神舟的3倍。(網上圖片)

  當返回艙到了距離地面約1萬米時,儀器會通過測量大氣壓力判定高度,自動打開傘艙蓋,首先拉出引導傘,之後引導傘再拉出減速傘。

  這時返回艙速度稍為降到大約每秒180米,減速傘隨即與返回艙分離,同時拉出一具巨型主傘,把返回艙速度逐步降至每秒7至8米(相當於時速20多公里)。

中國航天|新一代載人飛船主傘面積1200平方米

  經過降落傘減速後,神舟返回艙在距離地面大約1米時,艙底的4部着陸反推引擎會自動點火,進一步緩衝以實現「軟着陸」,而這就是大家在電視畫面中看到老着地一瞬間有火光的原因。

  而新飛船重入地球大氣層時會達到第二宇宙速度(每秒11至12公里),比神舟更快,惟為新飛船研製更大的主傘,從技術難度和經濟性角度都不合適,因此它改用了更複雜的「群傘」技術。

新一代載人飛船的群傘系統,3具降落傘不是簡單的組合,它們既要合力為返回艙減速,又要保證互不干擾。圖為工作人員檢查實驗用的群傘。(網上圖片)

  以2020年5月升空的新飛船試驗船為例,其返回艙返回地球,並在減速傘脫離後,會有3個每個積達到1,200平方米的巨型主傘同時打開,用研發人員的話說,這時返回艙會由迅速從「飛機飛行速度」降為「汽車市區行駛速度」,並確保太空人的感受良好。

  另外,新一代載人飛船的特點之一,是它的返回艙能重複使用。

中國航天|新一代載人飛船棄用神舟反推引擎

  為確保這一點,它最終着陸方式也有新突破,就是採用「無損着陸」,具體來說,就是它放棄了神舟的反推引擎,改以6個安裝在艙式的大型氣囊來作緩衝。

  據悉,這6個氣囊充滿後相當於貨車輪胎大小,可以針對不同的着陸情況,在合適的時機控制某些氣囊先排氣、某些後排氣,其在安全性、大重量的適應性等方面表現更為優異。

緩衝氣囊適應能力強,如果落水還可以起漂浮作用。圖為緩衝氣囊的地面實驗。(網上圖片)

  研製人員還提到一點,就是新飛船可能作為陸上着陸,也可能海上着陸,不同的地形用緩衝氣囊的話,適應能力會更強一些,例如萬一落水,緩衝氣囊本身還起到漂浮的作用。

  據內地傳媒報道,新飛船的大型群傘技術和大載重氣囊緩衝系統,都填補了中國這一領域的空白。

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新一代載人飛船的返回艙空間有13立方米,除了容納更多設備儀器,每次可運送6到7名太空人。(網上圖片)

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