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我国新一代载人飞船试验船成功返回

2020-05-08 17:19:23   来源:科技生活在线   评论:0   [收藏]   [评论]
导读:小编按:12时21分,北京航天飞行控制中心控制试验船完成返回制动,进入返回轨道。13时33分,服务舱与返回舱成功分离。13时49分,试验船返回舱安全着陆。搜救分队第一时间发现目标并到达着陆现场开展处置,经现场确认,舱体结构完好。

  中新网据中国载人航天工程办公室消息,北京时间5月8日13时49分,中国新一代载人飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆,试验取得圆满成功。

  12时21分,北京航天飞行控制中心控制试验船完成返回制动,进入返回轨道。13时33分,服务舱与返回舱成功分离。13时49分,试验船返回舱安全着陆。搜救分队第一时间发现目标并到达着陆现场开展处置,经现场确认,舱体结构完好。

  此前,新一代载人飞船试验船于5月5日18时从中国文昌航天发射场发射升空,在轨飞行2天19小时,完成了多项空间科学实验和技术试验,验证了新一代载人飞船高速再入返回防热、控制、群伞回收及部分重复使用等关键技术。

  新一代载人飞船是面向中国载人月球探测、空间站运营等任务需求而论证的具有国际先进水平的新一代天地往返运输飞行器,具备高安全、高可靠、模块化、多任务、可重复使用等特点,可提高中国载人飞船的乘员人数和货物运输能力。试验船采用返回舱与服务舱两舱构型,通过配置不同的服务舱模块来适应近地空间和月球探测任务。

  北京时间5月8日13时49分,中国新一代载人飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆,试验取得圆满成功。

  在此次任务中,新一代载人飞船试验船突破了多个“首次”:返回舱结构首次采用密封舱和非密封舱设计,防热结构首次采用新型轻质耐烧蚀的碳基防热材料满足高速再入热防护需求,首次采用国际上推力最大的新型单组元无毒推进系统,首次使用中国国内航天器最大的表面张力贮箱。

  此外,新一代载人飞船试验船上还搭载了中国科研院所的多项有源载荷,开展太空3D打印等在轨空间应用和空间科学实验,实现一次任务多方受益。

  中国空间技术研究院专家告诉中新网记者:“为了能在一次任务中验证更多新技术、新材料,研制团队给试验船应用了多项新设计、配置了许多新装备,创造了中国载人航天器领域的多个首次,这充分体现出中国载人航天领域发展‘好、快、省’的发展理念。”
 

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  这成功来之不易!新一代载人飞船试验船背后故事

  美丽的降落伞、硕大的气囊、返回舱平稳落地,新一代载人飞船试验船安全回归。这成功来之不易,是多少人、多少年、多少汗水与辛酸换来的。今天,就让我们从中国航天科技集团有限公司第五研究院的航天人研制试验船的点滴中,感受那薪火相传的载人航天精神。

  绝不漏过任何一个疑点

  试验船的综合测试贯穿整个型号研制流程,需要对整船所有有电接口的产品进行性能考核、接口间匹配测试以及飞行程序验证工作,还要完成试验船上天前的电性能状态设置,这也是最后一道把关测试,可谓责任重大。

  综合测试团队由五院载人航天总体部的六名员工及部分分系统单位的判读人员组成,这是一支平均年龄不到35岁的队伍。研制过程中,他们精心为试验船“体检”,认真判读每一个参数,绝不漏过任何一个疑点,圆满完成了包含力、热大型试验及发射场测试等在内的型号全周期测试任务,保证了试验船“健康”发射升空。

  这支队伍创新测试模式及测试方法,采用自主研发的“射频-数据”一体化测试平台及集成式便携式机架箱,同时率先使用远程测试系统,推广应用自动化测试程序2.0系统及自动判读系统,多管齐下提升测试效率,将测试准备时间由以往的14天缩短至5天。

  编写几百页手册支撑飞行控制

  由于试验船发动机的热流密度高和面积大,当时没有现成的高温隔热材料可以使用。为了解决这个难题,五院总体部试验船热控研制团队埋头苦干,在文献中找答案,在试验中解难题。国外的数据都处于严格保密状态,他们就跑遍国内相关科研院所开展协同攻关,终于研制出我国耐受等级最高、质量最轻的隔热防护材料。

  三月初春,北京飞行控制指挥中心,试验船飞控试验队热控办公室的灯每天都亮到深夜。为了能够在飞行过程中准确、迅速地处置各种意想不到的故障和异常现象,需要对飞船的结构、设备发热特性、热控系统的组成和工作模式有着非常深刻的理解。该团队仔细学习成堆的文件和图纸,用他们的话就是“把书先得读厚,然后再读薄”,通过超常规的付出,他们拿出了几百页的飞控手册,为飞行控制的顺利推进提供了支撑。

  现在累是为了正式飞行时不后悔

  回收着陆是试验船任务的关键环节。为确保回收任务成功,五院508所的科研团队开展了大量的研制和试验工作,攻克了一个又一个技术难题。系统空投试验是型号正式上天前最为重要和全面的考核。

  为了做好试验,整个团队来到了条件十分艰苦的试验场。这里条件简陋还能接受,但最让大家头疼的还是低温。白天的温度已达冰点,更糟的是总装厂房内没有暖气!冷了大家只能一起去太阳地里跺脚暖和暖和。为了保证试验进度,很多总装工作需要连夜完成。记得在一次总装工作中,开始时大家还边工作边交流着技术事项,上下来回地工作活动,也并未感到寒冷。时间不觉到了深夜,倦意渐渐袭来,大家也慢慢变得安静了,只是忙着手头的工作。过了凌晨2点,总装也逐渐接近了尾声,看到了胜利的曙光。

  但这时,总装技术负责人突然发现前期的安装存在一个隐患,要修正的话就必须重装!这个“晴天霹雳”划破了宁静的夜空。但为了彻底消除隐患,一番讨论后,大家默默地拿起工具,再次投入到了岗位工作当中,开始重装。“现在累点没啥,别在正式飞行的时候让自己后悔。”大家在互相打气中度过了这个不眠的夜晚,按时、按质量、按要求完成了装配工作。

  另辟蹊径,为试验船设计“冲锋衣”

  试验船能够抵挡空间辐照,减少内部热量散发,从而更安全地在太空冲锋陷阵,离不开它的“冲锋衣”——新型热控涂层。

  面对热控、耐空间辐照等多项严苛的技术指标,五院529厂的涂层团队承担了新型热控涂层的设计研发重任。国内没有经验参考,那就从零开始干。这个平均年龄不到30岁的团队充分发挥了青年人的创造能力和闯劲,往返图书馆、高校、实验室、车间,不断查询调研、开会讨论、试验论证。

  创新的道路不会一帆风顺。2个多月的时间过去了,他们一直在原地踏步,一次次失败没能消磨掉这几个年轻人的斗志。在一次讨论后,他们毅然决定抛掉原有的配制工艺,走一条技术新路。通过一系列攻关,他们硬是闯过了道道技术关卡,实现了功能填料的紧密定向排列和改性,低吸收、低发射、无脱落现象。最终这个新方案取得了出奇好的效果,地面环境考核与空间环境考核也接连顺利通过,为新飞船畅游太空、安全返回,打造了可靠的冲锋衣。

  数不清的日日夜夜,厂房里、机器旁、设备前,五院人为自己的航天梦、为航天强国建设挥洒着汗水!不在乎鲜花与掌声,不断攻坚克难、攀登一座又一座科技高峰,只因为他们的征程是星辰大海!(北京日报)
 

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  新一代飞船试验船返回,“下一代神舟”有何特殊之处?

  随着三只巨大的降落伞在酒泉东风回收着陆场上空打开,中国新一代载人飞船试验船经过2天多的飞行,顺利返回地面,预演了未来的一幕。

  在神舟飞船首次试验飞行21年后,其继任者露出雏形。下一代载人飞船未来将与神舟飞船互相补充,为载人天地往返提供更多选择。

  关于新一代载人飞船何时能够完成研制、真正承担载人任务,可以从公开信息中获得一些线索。5月5日,中国载人航天工程办公室曾宣布,按计划,中国空间站将于2022年前后完成建造,其间一共规划12次飞行任务,包括4次载人飞行任务,仍由神舟飞船执行。

  这意味着,短期内新一代载人飞船还无法投入使用。

  为何需要神舟飞船“升级版”?

  ——空间站天地往返、载人登月等计划需要更强大的飞船

  从各个层面来说,新一代载人飞船都属于神舟飞船的“升级版”。

  载人能力方面,新一代载人飞船近9米长,最大直径约4.5米,体重超过20吨。执行近地轨道任务时,可以一次运送6-7名航天员,比神舟飞船的3人增加一倍。

  功能方面,新一代载人飞船兼具载人和载货功能,对载人的返回舱稍加改造就能成为货舱,向空间站运送补给物资,再将空间站的试验样品带回地球。也就是说,新一代飞船能综合神舟载人飞船和天舟货运飞船的功能。

  如果从技术上看,新飞船相比神舟飞船,更是全面升级换代的新版本。据飞船研制方航天科技集团五院介绍,与国际先进的天地往返航天器相比,新一代载人飞船能力毫不逊色,都具备适应多任务需求能力、更大的轨道机动能力、兼顾陆上和水上着陆能力等。

  自1999年神舟一号到2016年神舟十一号,17年间,神舟飞船先后将11名航天员顺利送入太空,并安全返回。

  当中国人将目光投向月球和更遥远的深空后,神舟飞船已经无法满足更宏大的梦想。

  相比神舟飞船,新飞船可以飞得更远。可以送航天员往返离地球近400公里的空间站,还能实现38万公里外的载人登月,甚至去更远的星球探险。

  探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁在2019年初曾介绍,未来十年左右,中国人的足迹将踏上月球。

  试验船在轨做了哪些实验?

  ——首次进行太空“3D打印”,未来可实现航天器零部件自给自足

  此次任务的主要目标,是验证新一代载人飞船方案的正确性。

  为了验证更多的技术和设备,航天科技集团五院研制团队为试验船安排了高密度的飞行任务。在轨飞行过程中,试验船要完成数十个关键动作,开展多项搭载试验,可以说每一分钟都安排得满满当当。

  除了与飞船设计本身有关的验证项目,如国际上推力最大的单组元无毒发动机、新型防热结构与材料、大容积表面张力贮箱、智能自主轨控技术等,飞船还在空间中进行了一些科学实验。

  此次科研人员在试验船安排了在轨精细成型实验、材料摩擦行为实验、微重力测量试验等3项科学实(试)验,为未来我国空间站建设运营以及走向更遥远深空,进行前瞻科学研究和技术验证。

  其中,在轨精细成型实验也就是俗称的太空“3D打印”。

  试验船上搭载了一台我国自主研制的“复合材料空间3D打印系统”,科研人员将这台“3D打印机”安装在试验船返回舱中,飞行期间该系统自主完成了连续纤维增强复合材料的样件打印,打印出了两个样件:一个是蜂窝结构(代表航天器轻量化结构),另外一个是航天科技集团CASC标志。

  据介绍,此项实验验证了微重力环境下复合材料3D打印的科学实验目标。连续纤维增强复合材料是当前国内外航天器结构的主要材料,开展复合材料空间3D打印技术研究,对于未来空间站长期在轨运行、发展空间超大型结构在轨制造具有重要意义。

  也就是说,未来利用“3D打印机”,可以在空间站中打印一些需要的结构件,而不需从地面运送,将大大降低成本、提高效率。

  试验船还开展了一项高速局域网试验,可以将飞船各个系统联通起来。试验结果已经满足了任务的预期指标,速率达到千兆网的水平,相对传统的数据总线来说,性能对标当前主流局域网速率提升了1000倍。

  未来,通过这一系统,可以在空间站里也形成类似智能家居的智能航天器信息体系。

  返回方式有何变化?

  ——气囊缓冲取代反推着陆,返回更舒适,也能水上回归

  此次新飞船试验船返回,与神舟飞船的重要不同,在于落地的一瞬间。

  降落伞将飞船速度降低以后,在降落到地面的一瞬间,还需要再次减速,保证航天员和返回舱内设备的安全。

  在神舟飞船中,最后一次减速由反推小火箭完成,距地面1米时,返回舱下的几个反推小火箭瞬间自动点火,以极强的缓冲力帮助飞船实施“软着陆”。而在新一代载人飞船上,最后一次落地减速由6个气囊实现。

  新一代载人飞船首次采用了群伞气动减速和气囊着陆缓冲技术,返回舱进入大气层到达指定高度后,2具减速伞和3 具主伞依次打开,将返回舱的速度从“飞机飞行速度”降为“汽车市区行驶速度”。落地之前,6个气囊充气打开,帮助舱体平稳“软着陆”。

  为何要用气囊取代反推火箭?航天五院508所航天器返回技术专家黄伟解释,根据新飞船的特点,经多方案比较选择了气囊,气囊的优势主要在于可重复使用,可以适应更复杂地形,缓冲水平速度、着陆稳定性更好。

  新一代飞船不仅可以在陆上着陆,也可以返回到水面上。气囊的使用就适应了落水的情形,起到漂浮作用。

  不过,黄伟表示,气囊与着陆反推其实各有优势。相对着陆反推,气囊控制精度更难以保证。所以说其实是各有优势,但针对新飞船,用气囊更合适。

  此次新一代飞船试验船的成功着陆,验证了群伞气动减速和气囊着陆缓冲技术的可行。不过,与试验船同时升空的另一个载荷——柔性充气式货物返回舱试验舱,6日在返回过程中出现了异常。

  该试验舱是创新性采用充气展开技术研制的新型空间运输飞行器,如果研制顺利,未来在提高空间载荷返回过程可靠性的同时,还可以大大降低物资返回成本。(新京报)

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