5月5日,在長征五號B火箭的托舉下,由中國航天科技集團有限公司第五研究院自主研製的我國新一代載人飛船試驗船順利進入預定軌道,標誌著中國載人航天工程邁出了探索浩瀚宇宙新的一步。
此次新一代載人飛船試驗船進入預定軌道後將開展高速再入返回、控製、回收等關鍵技術試驗驗證,為未來我的到來打下堅實基礎。
“新一代載人飛船是麵向我國近地空間站運營、載人月球探測等任務需求而論證的新一代天地往返運輸飛行器,具備高安全、高可靠、適應多任務和模塊化設計特點,此次飛行試驗任務將對新一代載人飛船高速再入返回防熱、控製和群傘回收相關關鍵技術進行飛行驗證,將夯實中國人更高效、安全、經濟地開展有人參與的深空探測的堅實基礎。”五院新一代載人飛船試驗船項目技術專家沉穩的話語透露出自豪。

總裝現場 本文圖片均來自航天五院
一船多用,打造天地往返“太空巴士”
載人飛船是航天員太空往返的重要工具,開展深空探測,尤其是有人參與的深空探測任務,就必須要優先發展再入返回與回收著陸技術,隻有確保航天員在任務中麵對各種預期與突發狀況可以健康地安全返回地球,人類探索浩瀚宇宙的步伐才能自信而堅定。
中國載人航天事業起步雖晚,中國航天人卻奮起直追、彎道超車,在載人航天領域的世界舞台上彰顯著大國擔當、中國智慧。
中國載人航天器的娘家人、五院技術專家介紹,從1992年啟動載人航天工程以來,五院鎖定建造中國空間站的目標,按照“三步走”的策略穩紮穩打,形成了以神舟飛船、空間實驗室、貨運飛船為支撐的多類航天器,為正式啟動空間站建設打下了堅實基礎。此次五院自主研發新一代載人飛船試驗船是堅持“探索一代、預研一代、研製一代、生產一代”創新發展路徑的又一生動實踐。

總裝測試
新一代載人飛船外形優美大方,采用兩艙設計,返回艙為倒錐型鈍頭體氣動外形設計,其是整船的指令中心,也是航天員生活居住的地方。相比神舟飛船的鍾型設計返回艙,倒錐型空氣升力更大,能在以第二宇宙速度高速返回時依靠空氣阻力減速,能夠更加平穩、精準地落地。服務艙采用圓柱形設計,主要用於提供動力和能源。
如果把神舟飛船比作航天員專屬“太空專車”的話,那我就是“太空巴士”了。我未來在執行近地軌道任務時可以一次運送6-7名航天員,是神舟飛船承載能力的一倍。
跟神舟飛船三艙結構不同,以前航天員的生活工作需要在兩個較小的艙之間往返,而新一代載人飛船返回艙密封艙空間更大,未來裏麵可以根據任務需求做“隔間”,打造工作區、娛樂區、餐飲區以及衛生區,為航天員提供更舒適的生活居住環境。
“新一代載人飛船可以一船多用,既可以應用在近地軌道,支撐我國空間站建設,還能勝任載人登月等更遙遠深空的探測重任,更具備著‘運人+運貨’的強大本領,這將有力拓展我國載人航天器的應用範圍和能力結構。”五院技術專家告訴記者,新一代載人飛船堪稱“太空巴士”,在執行近地軌道任務時可以一次運送6-7名航天員。新一代載人飛船還可以根據任務需求,從“太空巴士”變為“太空貨車”,給空間站運送大量的補給物資,或者把航天工程師們在空間站所做的一些試驗樣品帶回地球。

試驗現場
這一“一船兩用”的功能定位得益於特有的中國智慧。五院技術專家告訴記者,為了讓新一代載人飛船身兼多能,五院提出基於模塊化設計的新一代載人飛船總體設計方案,在梳理後續任務的基礎上,將飛行功能需求“合並同類項”,構建了“返回艙+服務艙”的兩艙新構型,將因任務不同而性能指標各異的電源、推進、燃料資源等分係統集成到服務艙內,這樣就可以實現統一的返回艙、配置不同的服務艙模塊來滿足近地空間站運營、後續載人航天工程等多任務需求的目標,不僅可以大大縮短研製周期,還可以采取批量化研製模式來降低研製成本,這在未來人類探索宇宙活動越來越頻繁時將展現出顯著優勢。

振動試驗
重複使用,達到國際先進水平
隨著人類開發太空步伐的加快,進入太空的密度也與日俱增,但是一次性使用的載人飛船製造周期和發射費用無法滿足日益擴大的載人航天活動的需求。因此,降低成本是載人航天可持續發展的重要出路,而可重複使用載人飛船和火箭即可大幅降低成本。可重複使用載人飛船是指在執行了一次任務後,隻需要通過簡單的測試和維護,就可以快速投入下一次任務的飛船。相比一次性載人飛船,可重複使用載人飛船不僅可降低單次任務的成本,還可以大幅縮短任務的準備時間,提高航天發射頻次。目前,不少航天大國研製的新一代載人飛船都注重采用可重複使用技術。

熱真空試驗
為了降低進入太空的成本,新一代載人飛船的返回艙被航天工程師設計成可重複使用,如星敏感器、計算機等一些高價值的設備,經過優化設計由服務艙調整至返回艙安裝,這樣就可以隨返回艙返回後進行回收利用。在返回艙外包覆我國自主研製的新型輕質防熱結構,執行完任務後隻需更換輕質防熱結構,經過規範嚴格的檢測,就可以再次執行載人航天飛行任務了。
“為了能在一次任務中驗證更多新技術、新材料,五院研製團隊給試驗船應用了許多新設計、配置了許多新裝備,創造了中國載人航天器領域的多個首次,這充分體現出我國載人航天領域發展‘好、快、省’的發展理念。”五院技術專家告訴記者,在此次任務中,返回艙結構首次采用了密封艙和非密封艙設計,防熱結構首次采用了新型輕質耐燒蝕的碳基防熱材料滿足高速再入熱防護需求,首次采用國際上推力最大的新型單組元無毒推進係統,首次使用國內航天器最大的表麵張力貯箱。此外,新一代載人飛船試驗船上還搭載了我國科研院所的多項有源載荷,將開展太空3D打印等在軌空間應用和空間科學實驗,實現一次任務多方受益。
除了經濟性,新一代載人飛船在可靠性、安全性、舒適性以及智能化程度等方麵也有大幅提升。

在軌飛行模擬圖
載人航天人命關天,五院技術人員以提升產品可靠性為立足點,在充分繼承神舟係列飛船的可靠性與安全性設計經驗基礎上,為確保航天員安全加上了多道防護網:通過高性能計算機和敏感器的“組合拳”,使新飛船具備自主應急入軌、自主軌道抬升、自主升力控製等功能,可以快速、從容應對各類突發事件;采用了2具減速傘和3具主傘組成“群傘減速”回收方案,並在備份上進行了科學設計,即使是一具減速傘或主傘失效都能保證艙體減速著陸。
返回艙是航天員在太空工作、生活的“家”,為了讓航天員在太空工作得順心、住得舒心,五院技術人員采用宜居設計理念,充分利用新一代載人飛船艙內空間大的優勢,在艙內裝飾、設備布局、人機交互界麵、整船載人環境設計等方麵下足了功夫。在返回艙內設置了工作區、娛樂區、餐飲區以及獨立衛生區,鮮明的功能分割能讓航天員快速找到“家”的感覺。為了讓航天員“枯燥”的太空旅行變得豐富多彩,專門配置了生活娛樂大屏,並為航天員配置了穿戴式顯示儀表,讓航天員時刻了解飛船的健康狀況。