揭秘:中國航天員未來的「座駕」有多牛

2020-12-15 中國青年報

今天,我國新一代載人飛船試驗船成功返回東風著陸場。作為未來我國航天員馳騁太空的全新「座駕」,新飛船近可送航天員往返中國空間站,遠可去更遠的深空探險,既能載人又能載物,還可重複使用,將大大提高我國載人天地往返運輸能力。

新一代載人飛船試驗船吊裝現場。中國航天科技集團五院供圖。

作為新一代載人飛船的「試驗版」,試驗船此次任務主要是對新飛船高速再入返回防熱、控制和群傘回收等關鍵技術進行了飛行驗證。這艘「太空巴士」究竟有多牛,記者採訪中國航天科技集團五院相關專家進行揭秘。

「顏值爆表」

顏值也是實力的表現之一。這一點,在新飛船身上表現得淋漓盡致。

據五院專家介紹,新飛船以其流暢的鈍頭體氣動外形和巨大的體型,演繹著與生俱來的優秀。

與神舟飛船的三艙結構不同,新飛船是「兩居室」,一個是返回艙,是整船的指令中心,也是航天員生活居住的地方,可乘坐6-7名航天員;另一個是服務艙,是整船能源與動力中心。

這其中,返回艙採用「牆壁+保溫層」的雙層殼結構,「牆壁」圍起來的地方,就是航天員的「駕駛室」,那裡具有容積大、密封性好、艙內視野遮擋少等特點。

值得一提的是,新飛船的「駕駛室」只安裝環控生保、人機互動等直接關係到航天員生命安全和飛船操控的設備。這就騰出了大量空間,也最大程度地避免了大量設備和航天員共處一室的安全隱患。

至於其他的設備,則都放入了「牆壁」和「保溫層」中間的夾層中。畢竟,設備不用呼吸,放到這個非密封的空間中,也算是得到妥善的安置。

設備不佔空間,人的空間,也就有了質的飛躍,新飛船的「駕駛室」可以分為工作區、娛樂區、餐飲區以及衛生區,能夠為航天員提供更舒適的乘坐環境。

五院研製專家告訴記者,未來新飛船還將配置生活娛樂大屏,讓航天員太空旅行變得更加豐富多彩,以及穿戴式顯示儀表,讓航天員可以時刻了解飛船的健康狀況。

「智能駕駛」

外表酷炫的座駕,也將伴隨更智能的駕駛功能。

據五院專家介紹,新飛船的GNC導航系統可以獨立控制飛船飛行,進一步提高了自主運行能力,提高了在軌生存能力和應用潛力,同時降低了維護運營成本,對我國後續深空探測和載人航天型號的發展具有十分重大的意義。

具體來說,新飛船入軌後,「飛船的大腦」——GNC系統,可以自主確定行駛路線並進行導航,還能實時掌握飛船當前的位置和速度。然後,根據預先設定的目標位置及變化參數,實時在線進行一次次的迭代計算,完成時間點和控制量的計算,自主實施軌道控制。

整個過程下來,不需要地面指令的協助和幹預。

簡單來說,就是「飛船的大腦」不僅知道飛船現在處在什麼位置,而且還知道將要去哪裡,走哪條路能更快地到達目的地。有了這些技能,試驗船的GNC系統便可以不依賴地面,獨立控制飛船飛行了。

當然,軌道控制方面的進化不止於此,新飛船還具備了全自主連續變道能力——

如果說自主變道,實現的是自主去往一個目的地,那麼,全自主連續變道,實現的就是在去往一個最終目的地的過程中,可以智能識別並經過若干個中間目的地。

五院專家告訴記者,這種技術,大大簡化了飛船軌道控制的流程,減輕了地面飛行控制人員的工作量。

此外,新飛船還能給自己「看病」。在飛行過程中,它可以實時關注自己的健康,一旦出現問題,可以通過系統智能的算法給自己「診病」。

對於重構功能的實現,則可以通過身體各部分功能的優化,再組合來分擔故障部位所承擔的工作,確保機體整體功能的正常。專家說,這也大幅簡化了地面飛控支持保障工作。

「經濟實惠」

隨著我國航天事業的發展,天地往返運輸需求將不斷高漲,這就需要研發更經濟、更高效的交通工具。一旦新飛船可重複使用,其使用成本有望大大降低。

據五院專家介紹,為了實現多功能使用,新飛船採用「搭積木」式的模塊化設計。不同的任務需求,可以通過相同的返回艙和不同的服務艙完成配置。

更值得一提的是,為了提高可重複使用率,新飛船可謂精打細算到每一個細節:像星敏感器、計算機等高價值設備,原本都放在服務艙裡,落入大氣層時會被燒毀。如今,為了「省錢」,這些高價值設備則統統放在返回艙,跟著返回地球,以便重複利用。

對接機構也很「金貴」,研製人員就用防熱結構給飛船設計了一個「帽子」。在新飛船與其他飛行器對接的時候,「帽子」便掀開,露出裡面的對接機構,而等到新飛船返回地球的時候,「帽子」便會再次戴上,如此一來,便可以避免裡面的設備再入大氣層時被燒壞。

來自五院今天的消息稱,此次試驗船任務對新飛船多項關鍵技術進行了驗證,為下一步研製指明方向、奠定基礎。有了這次探索,在不遠的將來,中國航天員就有望搭乘新飛船馳騁寰宇、往返天地。

中國青年報客戶端北京5月8日電

來源:中國青年報客戶端

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