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文 / 呱唧音乐编辑 / 呱唧音乐一根绳还是几根绳?——从神舟到航天飞机,谈中国载人航天返回技术的进化你有没有想过,当航天员结束太空任务,返回地球时,最关键的一环是什么?
不是火箭的轰鸣,也不是空间站的灯火,而是看似不起眼的降落伞。
这薄薄的几块布料,承载着航天员的生命,连接着太空与地球。
而这其中,又藏着多少不为人知的技术细节和发展方向?
让我们从神舟十八号的单伞降落开始,一同探索中国载人航天返回技术的进化之路。
神舟的独行:单伞降落展现技术自信20234年 11 月 4 日凌晨,那是一个铭刻在中国航天史册的时刻,神舟十八号载人飞船返回舱如同一位凯旋的勇士,成功着陆于地球母亲的怀抱。
这次返回,和以往的神舟飞船一样,采用的是单伞降落方式。在那广袤无垠的着陆场上,一颗巨大的降落伞宛如一朵盛开在夜空中的奇异之花,稳稳地将返回舱带回地球,那画面,既壮观又震撼。
这看似简单的操作背后,实则是中国航天几十年来如琢如磨、积累沉淀的技术实力的完美展现,以及独到设计理念的生动诠释。航天器返回地球,这一过程远非我们想象的那般简单,它犹如一场惊心动魄的冒险,需要经历一系列复杂且精确无比的减速过程,才能确保航天员平安归来。
返回舱要如同一位技艺精湛的舞者调整舞步一般,精确地调整好自身位置,然后与轨道舱和推进舱干净利落地分开。
这一分离动作至关重要,就好比长跑运动员在最后的冲刺阶段,明智地脱掉厚重的外套,轻装上阵,从而能以最佳状态迎接即将到来的挑战。
紧接着,返回舱一头扎入大气层。这一过程堪称惊险万分,返回舱在高速之下与大气层剧烈摩擦,刹那间,大量的热能如汹涌澎湃的潮水般产生,使得返回舱的外部温度如火箭般迅速飙升至一千多摄氏度。
此时的返回舱,就像一颗璀璨而炽热的火球,以一种近乎毁灭的姿态划过夜空,那绚烂而又危险的场景,仿佛是宇宙在展示它的威严与力量。
为了应对这如恶魔般的高温,返回舱的外层运用了特殊的隔热材料,这些材料如同忠诚的卫士,在高温的肆虐下坚守岗位,形成一道坚固的防线,确保航天员在舱内安然无恙,不受这酷热地狱的丝毫侵扰。
随着返回舱不断深入大气层,速度逐渐慢了下来,气动加热的效果也越来越弱,那燃烧的可怕现象如同退潮一般慢慢消失。然而,此时的速度依然很快,远远超过了安全着陆的允许范围。就像一辆失控的高速列车,必须找到有效的制动方法。
这时候,降落伞系统就如同救世主一般登场了。神舟飞船的降落伞系统设计得精妙绝伦,它分为三个部分:先是一个小巧而灵活的引导伞,它就像一位敏锐的侦察兵,第一个冲向战场,其任务是精准地把主减速伞拽出来.
主减速伞迅速打开,它如同一位力大无穷的力士,张开巨大的怀抱,将返回舱的速度从 200 米 / 秒左右猛地降低到 90 米 / 秒左右,极大地削减了返回舱的冲击力。
面积达 1200 平方米的主伞隆重登场,这主伞就像一位温柔而强大的母亲,轻轻地将返回舱拥入怀中,进一步将速度降低到 7 - 8 米 / 秒,确保返回舱能够安全、平稳地着陆。
这种单伞降落方式,看似简洁明了,实则蕴含着中国航天人深邃的智慧。它的设计简洁而不简单,使用起来稳定可靠,很少会出现伞与伞之间相互缠绕等复杂而危险的情况。
神舟飞船的返回舱相对较轻,经过科学的计算和反复的试验,一个降落伞就足以承担起安全降落的重任。而且,为了将安全性提升到极致,神舟飞船还配备了备份降落伞,这就像是为这场冒险之旅准备了一份额外的保险,以备不时之需。
神舟系列飞船长期坚持使用单伞降落,这不仅仅是基于技术层面的考量和选择,更是一种源自内心深处的技术自信的有力体现。
它如同一座闪耀的里程碑,证明了中国航天在降落伞设计、制造和控制等各个环节都达到了高度的成熟,为未来更为艰巨的深空探测任务奠定了如磐石般坚实的基础,让我们对中国航天的未来充满了无限的憧憬。
龙飞船用多个降落伞来确保平稳着陆,这种方式既有优点也有风险。多伞系统可以提高降落实时的稳定性,即使其中一个伞出现故障,其他伞也能提供足够的缓冲。
不过,多个伞同时打开时,也可能会出现相互干扰的情况,导致降落不稳。此外,复杂的设计也增加了设备维护和操作的难度。总之,多伞降落系统在提高安全性的同时,也带来了一定的风险和挑战。
不同于神舟飞船的单个降落伞,美国的载人龙飞船使用的是四个降落伞同时打开的方式。
这种方式就像一群跳伞运动员,共同控制着陆的速度和方向。
多伞降落最大的优势在于其稳定性。
如果其中一个降落伞坏了,其他的降落伞还能保证飞船安全降落。
这种冗余设计,可以有效降低风险,提高任务的成功率。
此外,多伞降落还可以更好地控制飞船的下降轨迹,避免受到侧风的影响,提高着陆精度。
然而,多伞降落也并非完美无缺。
多个降落伞之间可能会相互干扰,甚至出现缠绕的情况,这无疑增加了任务的风险。
为了避免这种情况的发生,需要对降落伞的形状、材料和开伞程序进行精密的计算和设计,以确保每个降落伞都能独立、稳定地工作。
载人龙飞船用多伞降落,主要是因为它的重量比较大。
相比神舟飞船,载人龙飞船更重,单个降落伞撑不住它的冲击力。
因此,采用多伞降落是更安全、更可靠的选择。
单伞与多伞:两种选择的背后逻辑神舟飞船采用单伞降落,而载人龙飞船则用多伞降落,这两种方式代表了不同的技术思路。
它们都有自己的长处和短处,适合不同的情况。
单伞降落的好处是设计简单、可靠,不容易缠绕。
对于重量较轻的航天器来说,单伞降落是一种经济、高效的选择。
多伞降落的优点是更稳定,冗余性好,能更好地应对各种突发状况。
对于重量较大的航天器来说,多伞降落是更安全、更可靠的选择。
选择哪种降落方式,不仅是个技术问题,还反映了各国航天发展理念的不同。
中国航天注重技术的自主可控和成本的控制,因此选择了单伞降落这种相对简单的方案。
而美国航天则更注重技术的先进性和安全性,因此选择了多伞降落这种更复杂的方案。
两种选择,没有对错之分,只有适不适合的区别。
随着中国航天技术的进步,未来的载人飞船可能会用多伞降落。
毕竟,技术的进步永无止境,探索的脚步也永不停歇。
降落伞并不是在每个星球都能用的。不同的星球环境差异很大,有的可能空气太稀薄,有的则风速过大,降落伞在这些地方可能就不太管用了。
无论是单伞还是多伞,降落伞的工作原理都是利用空气阻力来减速。
这意味着,降落伞只能在大气层内使用。
在没有大气层的地方,比如月球,降落伞就没用了。
在当地时间,进行月球登陆的探测器或飞船得用自带的发动机来减慢速度。
这肯定对发动机的性能和控制精度要求更高了。
比如,我国未来的载人登月飞船“梦舟”,要实现安全着陆,就需要用变推力发动机来控制下降过程。
火星探测任务也面临一个问题,那就是火星虽然有大气层,但它的密度比地球的低得多。
降落伞虽然能减速,但最后的减速和着陆还得靠发动机。
例如,美国的毅力号火星车和我国的祝融号火星车,都采用了降落伞和反推火箭相结合的方式进行着陆。
降落伞技术的局限性,也促使着人类不断探索新的着陆方式。
例如,美国正在研制的充气式热盾技术,可以有效降低航天器进入大气层时的速度和温度,从而减少对降落伞的依赖。
从降落伞到滑翔跑道:航天飞机的华丽转身传统的载人飞船,无论是采用单伞降落还是多伞降落,都需要经历剧烈的减速过程,这对航天员的身体会造成一定的冲击。
航天飞机的返回方式更舒服、更方便,它可以直接滑翔着陆。
航空航天飞机的翅膀让它能像常规飞机那样在空中滑行,最后平稳地降落到跑道上。
这种方式避免了剧烈的减速过程,也减少了对降落伞的依赖。
历史上,美国曾经拥有五架航天飞机,它们都曾多次执行太空任务,并安全返回地球。
不过,航天飞机也有一些缺点,比如维护费用很高,精密部件也容易损坏。
美国的航天飞机最终退役,也与这些问题有关。
但这并不表示航天飞机技术已经落伍。
科技进步带来了新材料和新工艺,这让航天飞机更可靠也更经济了。
中国正在研发一款名叫“昊龙”的货运航天飞机。
它有大翅膀,设计上注重高效率飞行,能在跑道上像普通飞机一样起飞和降落,还能重复使用,这样大大减少了给空间站送物资的成本。
“昊龙”货运航天飞机的问世,意味着中国航天技术迈上了新台阶。
它不仅能搞定空间站的货物运输,还为将来载人航天飞机的研发打下了基础。
未来展望:中国航天技术的新征程中国航天技术正迈入一个全新的发展阶段。未来,我们将在太空探索方面迎来更多突破。比如,载人登月、火星探测、深空探索等项目都将逐步推进。
同时,商业航天领域也将快速发展,卫星互联网、太空旅游等新兴业态将逐渐成为现实。此外,航天技术的应用会更加广泛,从气象预报到灾害监测,从导航定位到通信保障,航天技术将深刻影响我们的日常生活。
总的来说,中国航天的前景令人期待,我们有理由相信,未来将有更多精彩的故事等待我们去书写。
从神舟飞船的单伞降落到昊龙货运航天飞机的滑翔着陆,中国航天技术一直在不断进步,不断创新。
未来,随着新型载人飞船的开发,多伞降落技术也可能在中国的航天任务中得到应用。
此外,更先进的着陆技术,例如充气式热盾、动力着陆等,也将得到进一步的研究和应用。
这些新技术的出现,将进一步提高航天任务的安全性和可靠性,拓展人类探索太空的边界。
中国航天人一直传承着“两弹一星”的精神,不断攀登科技高峰。
将来,中国航天会继续向着宇宙深处进发,为人类和平开发太空、探索宇宙的奥秘做出更大的努力。
信息来源:航天知识(2020-08-04)——《SpaceX载人龙飞船成功返回地球!这一波,马斯克胜!》的报道
央视新闻2023-06-03——《航天员如何安全返回地球?这个减速“神器”很关键》的报道
金台资讯2024-11-04——《神舟十八号载人飞船返回舱成功着陆》的报道